电缆的特殊结构决定了其数学模型建立的困难性,传统经典电缆模型虽具有依频特性,但对于电缆单位长度电感L、电容C等元件在高频情况下的非线性特性表征仍不够精确,也未考虑极化特性对电缆模型的影响。本文以10k V三芯电缆为例,首先分析分数阶电感、电容元件模型,再结合电缆固体绝缘介质的极化理论建立三芯电缆高频电磁暂态模型。电缆绝缘材料老化后易引发局部绝缘缺陷,运行时易导致局放等早期故障发生,绝缘层被击穿后,缆芯与铜屏蔽层的电极结构易形成电弧故障。历史故障数据表明,电缆电弧故障可能发生间歇性电弧故障和持续性燃弧故障。用软件对间歇性和持续性电弧故障进行仿真研究,并与实测数据进行对比;接着利用10k V配电网真型试验平台开展三芯电缆弧光接地故障试验,试验结果表明:弧光接地过渡电阻较低时,电缆弧光呈间歇性放电趋势;随着过渡电阻增加,电缆弧光会呈持续性放电趋势,故障相电压、电流及零序电压呈稳定正弦波,很容易被误判为常规高阻故障。电缆故障后的高频暂态电流会在铜屏蔽层及铠装层产生感应环流,同时电缆绝缘层在电场作用下也会产生极化电流;感应环流由磁场感应产生,极化电流为绝缘层中偶极子随高频电场来回反转产生,绝缘材料中的电导作用还会产生一部分泄露电流;这三种电流之和为电缆内高频电磁能量的等效转换,从而导致缆芯内电磁能量的快速衰减,波速随之改变;电缆电磁波波速的依频特性、材料特性和温度特性表明:电缆中波速度受多重因素的影响,仅凭单一条件无法准确计量波速变化趋势。本文分析三芯电缆铜屏蔽层和铠装层上暂态环流机理,并开展试验进行测算,结果表明护层电流信号完全可以用于电缆故障在线测距;接着通过离线试验探究离线法中注入信号的行波过程,通过距离与波速的曲线探析行波在护层上的衰减特征。利用模型迁移的思想,将离线注入法测距模型利用电磁时间反演不变原理实现带分支电缆故障在线测距。首先运用零序电流积分值在线确定故障区段,利用离线注入测距法确定电缆护层电流行波波速,再利用故障电缆段首端测点将时间反演后的信号注入有损电缆线路中,分析反演注入信号在各个猜测故障点的能量聚焦情况以求取故障距离。