インテリジェント・ケーブル・フェール・テスター,TDRタイム・ドメイン・リフレクトメトリ・スリー・イン・ワン・システム,16kmフル・タイプ・フェール・正確なロケーション

都市配電ネットワークおよび産業用電源システムの中核コンポーネントとして、電力ケーブルは地下またはケーブル溝に永久的に埋設されます。絶縁劣化、機械的損傷、施工上の干渉、水トリー効果などの要因の影響を受け、故障率は依然として高いままです。ケーブル障害が発生した場合、停電時間を最小限に抑え、経済的損失を軽減するには、迅速かつ正確に障害位置を特定することが重要です。ただし、従来の手動検査方法は非効率的です。やみくもに掘削すると、多額の費用がかかるだけでなく、二次被害を引き起こす可能性があります。

当社のケーブル障害テスターは、電力の運用と保守、都市工学、産業/鉱山企業向けにカスタマイズされた、ケーブル障害検出のためのプロフェッショナル グレードの包括的なソリューションです。この機器は、古典的なタイムドメイン反射（TDR）測定原理に基づいており、「粗い距離測定 – パス トレーシング – 正確な位置特定」で構成される 3 段階のテスト システムを備えており、電源ケーブル、同軸通信ケーブル、市内電話ケーブルなどのさまざまなケーブルにおける、開回路、短絡、低抵抗障害、高抵抗漏れ、フラッシュオーバー現象など、あらゆる種類の障害を系統的に検出できます。このシステムは、故障検査ユニット、経路信号発生器、位置決め装置という 3 つの主要コンポーネントで構成されています。個別のテストを個別に実行することも、共同して動作してセンチメートルレベルの精度の位置決めを実現することもできるため、ケーブル保守担当者にとって不可欠な診断ツールとなります。

このデバイスは、モジュール式の分割設計アーキテクチャを備えており、3 つの機能ユニットがそれぞれ異なる役割を果たしながら相乗効果を発揮し、ケーブル障害検出ワークフロー全体を包括的にカバーします。

ホストユニットはシステム全体の中核となるコンピューティングおよびデータ収集コンポーネントとして機能し、統合された産業用コンピュータ、低電圧パルス生成回路、高速データ収集および処理モジュールを備えています。主に、予備的な障害位置の推定、全長ケーブルの測定、および電波伝播速度の校正という 3 つの重要なタスクを実行します。メンテナンス不要の 12V DC バッテリーを搭載したユニットの重量はわずか 5 kg で、現場での作業に優れた可搬性を実現します。

ソフトウェア システムは Windows プラットフォーム上で開発されており、メニュー バー、ステータス バー、グラフィック表示領域、ファンクション キー領域の 4 つの主要セクションに分かれたインターフェイスを備えています。データの保存と取得、波形のスクロール、デュアル波形の比較と変換など、さまざまな高度な分析ツールを提供します。テスターはカーソルをドラッグするかキーを押すことで特徴の変曲点を正確に特定できるため、故障距離の値を直感的に読み取ることができます。このシステムは波形印刷と USB ドライブ保存をサポートしており、テスト レポートの生成と履歴データの追跡を容易にします。

パス信号発生器は、30 kHz 断続正弦波検出信号をテスト対象のケーブルに注入し、その周囲に検出可能な交流電磁場を生成します。出力電力は 30 W、最大出力電圧は 30 V で、信号強度は周囲条件に応じて振幅制御ノブで調整できます。 AC 220 V の主電源で駆動され、重量は 4 kg で、パス信号受信機と連携して、地下ケーブルのルートの追跡と埋設深さの推定という 2 つの重要な機能を実行します。

故障相の抵抗が低い場合、マニュアルでは、信号出力のアース線とケーブルのアース線の間に 500 ～ 600Ω の抵抗を直列に接続して、効果的な信号結合を確保することを推奨しています。これは、複雑な現場動作条件を考慮した設計の詳細です。

測位デバイスは、障害点の究極の正確な位置特定に使用されます。高圧インパルス放電時に断層点で発生する機械振動音波と電磁パルス信号を利用し、高感度音響探触子で地下放電音を捕捉し、ヘッドホンでピーク音強度をモニタリングすることで正確な断層点の位置を特定します。

この機器は、固定小数点とパスベースの 2 つのモードで動作します。 1KΩを超える入力インピーダンスにより、300Hzの信号および20:1を超える信号対雑音比の条件下で、わずか10μVの入力から歪みのない2Vの出力を供給し、優れた感度を実証します。 DC9V電池を駆動し、コンパクトサイズ（65×120×150mm）、重さわずか1.5kgと片手で持ち運びが可能です。デュアルマシン同期検出システム (音響 + 電磁) と組み合わせると、厚い土壌層や重大な環境干渉などの困難なシナリオに効果的に対処できます。

このデバイスの核となる測距原理は、ケーブル障害検出における最も古典的で信頼性の高い測定方法であるタイム ドメイン反射率測定 (TDR) です。

基本的な物理原理は次のとおりです。機器は電気パルス信号を試験対象のケーブルに放射し、光速に近い速度でケーブル導体に沿って伝播します。パルスがインピーダンスの不連続点 (障害点、ケーブルの終端、接続部など) に遭遇すると、テスト側に戻る反射波が生成されます。送信パルスと反射パルス間の時間差 T を正確に測定し、これをケーブル媒体内の電磁波の既知の伝播速度 V と組み合わせることで、障害点から試験端までの距離 S を式 S = V × T / 2 を使用して計算できます。

この原理の中核となる精度は、時間測定精度と波速決定精度という 2 つの要素によって決まります。この機器は、最小分解能 0.2 メートルの 25 MHz の高速サンプリング周波数を利用して、ハードウェア レベルでの時間測定精度を保証します。波速測定については、油浸紙 (160 m/μs)、非水切りタイプ (160 m/μs)、架橋エチレン (172 m/μs)、およびポリ塩化ビニル (172 m/μs) の 4 つの一般的なケーブル媒体の標準パラメータが組み込まれており、選択した媒体に対するユーザー定義の入力もサポートしています。波速が不明なケーブルの場合は、既知の長さの逆計算機能を使用してフィールド校正を実行し、測距精度をさらに高めることができます。

さまざまな種類の故障のさまざまなインピーダンス特性に対処するために、この機器は 3 つのテスト モード (低電圧パルス、インパルス フラッシュオーバー、直接フラッシュオーバー) を備えており、低抵抗の開回路、高抵抗の漏れ、高抵抗のフラッシュオーバーという 3 つの異なる故障シナリオに対応し、すべての故障状態に対して明瞭で区別可能な反射波形を保証します。

適用範囲: 開回路故障、断線故障、短絡故障、および DC 抵抗が 100 Ω 未満の低抵抗故障が含まれます。全長ケーブル測定や波速校正にも適用できます。

主な操作手順: テスターの入力ラインを故障相とアース (または 2 相間) に接続し、「低電圧パルス」テスト モードを選択し、ケーブル長に応じて 0.2 μs または 2 μs のパルス幅を選択します (500 メートル未満のケーブルには 0.2 μs を推奨)。サンプリング ボタンを押して波形をキャプチャします。開回路障害反射パルスは送信パルスと同じ極性を持ちますが、短絡回路反射パルスは反対の極性を持ちます。カーソルを反射の前端に移動して、故障距離を読み取ります。高密度の波形の場合は、ズーム キーを使用して信号を増幅し、正確な位置を設定します。

主な利点: 高電圧機器は必要ありません。シンプルで安全な配線。迅速なテスト速度。繰り返しのサンプリングと比較が可能になります。これは、障害の事前検査や包括的なケーブル在庫調査に推奨される方法です。

適用範囲: この方法は高抵抗漏洩障害に適用でき、オンサイト障害タイプの 80% 以上を含むケーブル障害の大部分をカバーします。

主な操作手順: 高電圧フラッシュオーバー回路を形成するには、システムを高電圧テスト変圧器、エネルギー貯蔵コンデンサ、放電ギャップ、およびサンプリング ボックスで構成する必要があります。配線が簡単で安全性が高い電流サンプリング方式を推奨します。ギャップ距離を約 1 ～ 2 mm に調整し、電圧を印加してギャップ内に周期的な放電を引き起こし、故障箇所でのブレークダウンによって発生する反射電流波を観察します。波形をキャプチャした後、反射信号の変曲点を特定して障害位置の距離を決定します。

主な利点: 動作中に発生する高抵抗故障のほとんどはパルスフラッシュ方式を使用して検出できるため、最も幅広い適用性を提供します。現在のサンプリング手法はオペレーターと機器の両方にとってより安全であり、業界標準の推奨ソリューションとなっています。この機器は、さまざまな現場要件に対応するために、誘導性と抵抗性の 2 つのオプションの電圧サンプリング モードを提供します。

適用範囲: 高抵抗フラッシュオーバー故障、つまり、特定の電圧レベルでフラッシュオーバー破壊が発生し、その後電圧が低下した後に絶縁が回復する断続的故障。

主な操作手順: 高電圧変圧器を介して直接高電圧 DC 電流をケーブルに印加し、エネルギー蓄積コンデンサやボール ギャップを不要にします。電圧が事故点まで上昇し、フラッシュオーバ放電が起こると、進行波が反射され、上下対称で一定の間隔を持つ方形波波形になります。テスト中は、過剰な電流による高圧変圧器の損傷を防ぐために、高圧電流を注意深く監視することが不可欠です。

主な利点: 明瞭な波形特性とフラッシュオーバー型の故障に対する高い認識精度を示します。ただし、電圧上昇率の厳密な制御や電流監視が必要となり、担当者には高度な操作スキルが要求されます。

ケーブル障害の検出は、大まかなプロセスから詳細なプロセス、そして一般的なプロセスから具体的なプロセスへと進む体系的なプロセスです。この手順では、障害の特徴付けから正確な位置の特定に至るまで、検出ワークフロー全体を効率的に完了するために 4 つの標準手順に従うことをお勧めします。

正式な試験を行う前に、絶縁抵抗計とマルチメータを使用して、故障したケーブルの各相と接地間、および故障したケーブルの相間の絶縁抵抗を測定し、故障の性質（単相地絡、二相短絡、三相短絡、断線など）とその抵抗レベルを判断します。同時に、低電圧パルス法を採用してケーブル全長をテストし、断線や重大な低抵抗点を特定し、その後の比較の参考として全長データを記録します。

テスト前の段階では、テスト回路が他の機器による干渉を受けないようにするために、ケーブルの始点と終点の両方のすべての接続を切断する必要があります。障害の重大度は絶縁抵抗値に基づいて分類されます。100 Ω 未満の抵抗は低抵抗障害として分類され、低電圧パルス法を使用してテストされます。抵抗が 100 Ω を超える場合 (高抵抗故障)、インパルスフラッシュオーバー法または直接フラッシュオーバー法のいずれかを使用してテストする必要があります。

ステップ 1 で特定した故障のタイプに基づいて、適切なテスト方法を選択します。低抵抗/開回路故障は低電圧パルス モードを使用し、高抵抗漏れ故障はパルス フラッシュ モードを使用し、フラッシュオーバ故障はダイレクト フラッシュ モードを使用します。テストケーブルを適切に接続した後、サンプリングを開始し、入力振幅と変位ノブを調整して、最適な波形可視性を実現します。

鮮明な波形が得られた後、ズーム機能を使用して障害点の特徴的な領域を拡大します。カーソルを左右に移動して反射波形の最初の変曲点を正確に特定し、位置決めボタンを押して障害距離の値を読み取ります。複数の測定を実行し、波形比較機能を利用してテスト結果の一貫性を確認することをお勧めします。複雑な波形の場合は、リアルタイム サンプルとの比較分析のために基準波形を保存します。測定された障害距離は、障害点からテスト端までのケーブル長を表します。この値は、ケーブルルートに基づいておおよその地上位置に変換する必要があります。

事前に故障箇所を特定した後、地上で正確な位置を特定する必要があります。ただし、ケーブルが曲がったり、余分なケーブルセグメントができたりする可能性があるため、距離測定だけでは正確な位置を保証できません。したがって、実際のケーブルルートと埋設深さを最初に決定する必要があります。

パス信号発生器をケーブルの 1 つの相に接続して接地し、30 kHz の断続的な正弦波信号を生成します。オペレーターはパス受信機を持ち、潜在的なケーブル ルートに沿って移動し、ヘッドフォンを通して音の強さの変化を観察してケーブルの位置を決定します。最も弱い音の線は、ケーブルの真上にある正確なパスを示します。埋没深さを推定するには、プローブ ロッドをケーブル上で 45° に傾け、音響強度が再び最小に達するまで、プローブ ロッドをその方向に対して垂直に後方に動かします。水平方向の移動距離はケーブルの埋設深さを表します。経路が特定されたら、地面にケーブルのルートをマークし、測定された距離に対応するおおよその面積を計算します。

事前調査により判明した地盤付近では、高電圧インパルス装置を用いてケーブルに周期的（約1秒間隔）の放電を行いました。故障による破壊時には、「ドスン、ドスン」という独特の放電音と電磁パルスが発生しました。

測位装置をケーブルルートに沿って設置し、予備探知エリア付近を段階的に探索しながら音量を調整します。規則的な放電音を検出したら、デバイスをケーブル方向に沿って前後に動かし、徐々に音量を下げながら音の強さを比較します。音が最も強くなるポイントは、正確な障害位置に対応します。位置決め中は、ボールのギャップが過度に大きくないことを確認して、長期にわたる高エネルギーの衝撃により、正確な障害位置特定を妨げる永久的な短絡が発生するのを防ぎます。厚い土壌層や重大な騒音がある困難な環境では、音響磁気デュアルシステム方式を採用して信頼性を高めることができます。断層点が特定されたら、その後の掘削や修復作業のための信頼できる参照を提供するために、正確にマークを付けます。

問題分析: 放射パルス幅と機器の入力インピーダンスの影響により、試験エンドポイントから 16 メートル以内の障害点からの反射波が放射パルスと重なり、区別できなくなり、試験のブラインドゾーンが生じる可能性があります。障害点がケーブル端近くに正確に位置する場合、低電圧パルス方式では障害点を直接検出することが困難です。

主なトラブルシューティング手法: まず、ケーブルの反対側からリバース テストを実行して、障害をブラインド ゾーンから遠く離れた位置に配置します。 2 番目に、これをインパルスフラッシュオーバテストと組み合わせます。高電圧インパルスによって生成される進行波特性により、近位端の故障を特定しやすくなります。 3 番目に、T 型コネクタまたは既知の長さのケーブルを使用してテスト セクションを延長し、障害箇所をブラインド ゾーンから遠ざけます。実際には、目視検査と絶縁抵抗測定を組み合わせて、近接故障を正確に診断することもできます。

問題分析: フラッシュオーバー法で得られる波形は、ケーブルの分布容量、結合反射、繰り返しの曲げ反射などの複数の要因の影響を受け、教科書で定義された標準形状から逸脱することが多い実際の波形になります。故障点の変曲点は明確に定義されていないため、初心者のオペレーターによる誤解や誤った判断が起こりやすく、大きな測定誤差につながります。

主なテクニック: まず、サンプリング波形が安定していることを確認し、複数の収集から最も鮮明なサンプルを選択します。ズーム キーを使用して波形を徐々に拡大します。障害領域を拡大すると、詳細がより識別しやすくなります。波形比較機能を最大限に活用して、1 つの波形を保存した後、サンプリング パラメータを変更して別のサンプルを取得します。 2 つの波形間の同期転換点により、実際の障害位置が特定されます。パス全体に沿った既知の端反射位置から逆算して距離の精度を検証します。実践を通じて直感的な波形認識スキルを開発し、必要に応じて両端を測定して相互検証を実行します。

問題分析: ケーブルがかなりの深さで埋設されている場合、圧縮された土壌で覆われている場合、硬化した路面上、または重大な騒音が発生する環境では、断層放電によって発生する振動音波は地面に到達する際に非常に弱くなり、人間の耳で感知することが困難になります。その結果、固定小数点位置特定は非効率になるか、不可能になることさえあります。

運用ガイドライン: まず、故障が永久的な短絡につながらないようにしながら、インパルス放電エネルギーを適切に増加させます。 2 つ目は、1 つの騒音計を使用して音波を監視し、もう 1 つの騒音計を電磁波の検出に使用する音響磁気同期方式を採用します。両方の信号が同時に現れる点で障害位置が特定され、環境ノイズの干渉が効果的に排除されます。第三に、障害の位置を特定する際、可聴音のみに頼るのではなく、徐々に音量を下げ、測定値を繰り返し比較して、最も音量の大きいポイントを特定します。 4 番目に、早朝や夜間などの静かな環境では障害位置特定の精度が大幅に向上するため、交通量のピーク時や産業騒音の時間帯での操作は避けてください。

問題分析: 老朽化したケーブルの記録がないこと、複数のケーブルの並列設置、周囲の金属パイプラインや鉄骨構造物の存在により、信号経路が干渉され歪む可能性があり、その後のターゲット検索範囲の精度を直接損なう検出の不正確さにつながります。

操作ガイドライン: 十分な電界強度を確保するために、検出深度に応じて信号発生器の出力振幅を適切に調整します。経路検出中は、サイドローブ干渉を最小限に抑えるために、サウンド レベルの最大点ではなく最小点を使用して、プローブの垂直方向の安定した動きを維持します。正確なルートを描くために、ケーブルの曲がりや接合部での測定ポイントを増やします。平行ケーブルによる干渉が発生した場合は、さまざまな場所での信号強度の傾向を比較して、対象のケーブルを特定します。竣工図、検査井、ケーブルマーキングなどの補足情報を使用して、ルートの配置を相互検証します。

問題分析: TDR の測距精度は、電磁波伝播速度の正確な測定に直接依存します。波の速度はメーカー、モデル、断熱材によって異なります。実際のケーブルの状態と一致しないデフォルト値を使用すると、測距結果に系統的な偏差が生じ、障害位置が実際の位置からずれる原因となります。

運用ガイドライン: まず、ケーブルの媒体タイプを決定し、対応する波の速度を選択します。架橋ポリエチレンと油含浸紙の 2 つが最も一般的なタイプです。ケーブルの長さがわかっている場合は、機器の「速度測定」機能を使用します。全長を入力し、反射時間を測定し、実際の波の速度を計算し、使用するために保存します。この方法により、速度誤差が完全に排除されます。長さが不明な場合は、同じ断層点の両端から測定します。両端間の距離の合計はケーブルの全長と等しくなるため、波の速度測定の有効性を検証できます。

都市部の 10 kV 配電ケーブルは多数あり、歩道や緑地帯の下に埋設されており、工事の掘削、車両の交通、接続部の老朽化により故障率が高くなります。この機器一式は可搬性と柔軟性に優れており、修理担当者が現場に迅速に到着できるようにします。まず、低電圧パルス テストを実施して故障特性を特定し、次にフラッシュオーバー テストを実行して予備的な距離を測定し、パス トレーサを使用して故障ルートを特定し、最後に測位装置を使用して掘削地点を正確に特定します。これらの作業はすべて数時間以内に行われ、停電時間を大幅に短縮します。これは、配電網の運用および保守チームの標準検出装置となっています。

工場の採掘エリアには、電源ケーブルと制御ケーブルがレイアウトを交差する高密度のケーブル ネットワークがあり、そこで障害が発生すると生産業務に直接影響を与える可能性があります。このシステムは、電力ケーブルや通信ケーブルなど、さまざまな種類のケーブルのテストをサポートし、施設全体の多様なケーブル仕様に対応します。スリーインワン設計により、機器要件が軽減され、内部ケーブルの取り扱いが容易になります。高感度検出センサーにより、舗装道路やケーブルトレンチカバーなどの複雑な被覆の下の障害を特定できるため、企業の電気保守チームが独自に問題を迅速に特定できるようになり、それによって外部サービスプロバイダーへの依存を減らし、ダウンタイムの損失を最小限に抑えることができます。

都市部の街路灯ケーブルと交通信号ケーブルは道路区間全体に沿って配線されているため、頻繁に故障が発生しやすく、診断が困難です。従来の手作業による断面検査は非常に非効率であることが判明しています。この経路検出システムは、道路に沿ったケーブルルートを迅速にマッピングし、障害位置を特定して検索範囲をメートルレベルまで狭めます。定点検出器を使用した正確な位置決めにより、特定の 1 点だけを掘削するだけで修復が可能になります。このアプローチは、やみくもに掘削ベースの検査と比較して、舗装の損傷と修復コストを大幅に削減するため、地方自治体のインフラ保守部門にとって効率的な検出ツールとなります。

この機器は、電源ケーブルに加えて、同軸通信ケーブルや市内電話ケーブルの断線および短絡障害の検出にも同様に適しています。通信事業者や放送網の回線保守において、低電圧パルス方式によりケーブルの断線や誤接続箇所を迅速に特定できるほか、経路検出機能により不明な地下パイプラインのルートに関する問題にも対応します。このシステムは、電力部門と通信部門の両方での障害検出を包括的にカバーし、統合された運用および保守チームやサードパーティのテスト サービス プロバイダーに高い機器利用効率を提供します。

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