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一、LIRA線性寬頻阻抗測試系統(tǒng)背景介紹
電纜現狀
電纜是埋設于地下的特殊輸電線路，敷設環(huán)境復雜，電纜故障引發(fā)的電力事故危害極大。傳統(tǒng)手段不便于直接觀察、檢測并發(fā)現缺陷。因此在電纜交接或停電檢修時，通過快捷、無損的方式及時發(fā)現電纜敷設或運行產生的缺陷，變得尤為重要。
國家智能電網持續(xù)在發(fā)展，從電纜全壽命管理角度出發(fā)，已經從傳統(tǒng)的耐壓試驗方法上升到狀態(tài)檢修，目前極為有效的電纜整體狀態(tài)評估方法為介損老化狀態(tài)評價，而評價僅僅只是做了電纜的“體檢"，檢測到但無法解決隱患。
電纜故障類型
故障類型 | 故障描述 | 檢測方法 |
開路故障 | 這類故障通常是指電的斷線纜與電纜間或電纜對地的電阻值在規(guī)定值范圍內，但實際工作電壓無法向終端傳輸或雖然也有部分電壓傳輸到終端，但幾乎沒有負載能力，這些都屬于開路故障，在實際生產中，我們見到故障屬于一種特殊的開路故障。 | 低壓脈沖反射法 |
低阻故障 | 當電纜與電纜間的絕緣有損壞現象或電纜對地的絕緣有損壞現象時，電纜絕緣電阻必然會減小，在電纜絕緣電阻比十倍電纜特性阻抗還要小的情況下，我們稱這種故障為低阻故障。 | 低壓脈沖反射法 |
高阻故障 | 當電纜與電纜間或電纜對地的絕緣電阻比正常值低很多，但比十倍電纜特性阻抗大時，我們把這種電纜故障稱作高阻故障。對高阻故障的測量，不能使用低壓脈沖反射法，按照高阻故障具體性質的不同，又可把高阻故障的性質分為泄漏性與閃絡性兩種。 | 脈沖電流法,二次反射法,弧反射法 |
電纜外護套故障 | 護套破損導致電纜金屬屏蔽層出現多點接地，金屬屏蔽層會產生環(huán)流造成損耗發(fā)熱，導致絕緣局部過熱并加速絕緣老化，嚴重影響主絕緣壽命。 | 高壓電橋法,電壓降法 |
電纜故障原因
電纜故障的形成原因 | |
外力破壞故障 | 1.安裝時損傷 2.其它施工時外力破壞 |
接頭故障 | 1.接頭生產質量 2.接頭制作不好 |
本體故障 | 1.絕緣生產缺陷 2.絕緣老化 3.絕緣受潮 |
外護套故障 | 1.敷設安裝導致 2.護層受到腐蝕 3.白蟻破壞 |
二、LIRA線性寬頻阻抗測試系統(tǒng)電纜狀態(tài)檢測技術
電纜狀態(tài)檢修體系
電力電纜狀態(tài)評價與檢修體系
電纜狀態(tài)檢測系統(tǒng)
電纜震蕩波測試系統(tǒng)：
耐壓試驗，局放檢測及定位
0.1Hz超低頻測試系統(tǒng)：
耐壓試驗，介質損耗
電纜外護套故障定位測試系統(tǒng)：
用于電纜死接地故障檢測定位，常用檢測方法（電壓降法，高壓電橋法）
三、LIRA線性寬頻阻抗測試系統(tǒng)概述
寬頻阻抗技術是基于傳輸線理論，通過線路阻抗作為應用信號頻率函數的估計和分析，測量出電纜的長度、接頭位置、阻抗變化異常點。可以檢測由于惡劣的環(huán)境條件(高溫、濕度、輻射)引起的電纜絕緣的整體老化，并檢測絕緣材料因機械沖擊或局部異常環(huán)境條件而發(fā)生的局部缺陷。
產品外觀介紹
傳輸線結構
LIRA原理
Line Impedance Resonance Analysis
線性阻抗諧振分析
LIRA現場接線及操作流程圖
LIRA作用
LIRA現場應用
LIRA設備特點
設備特點:
AC5V掃頻信號,對電纜無損害。
體積小重量輕,便于攜帶。
對電纜線芯材質、尺寸、長度、電壓等級、絕緣狀況等沒有要求。
現場接線方便,多種檢測模式(fast,avg,noise,long)。
檢測時間短(5～15分鐘),故障定位誤差優(yōu)于0.3%。
軟件自帶數據庫管理功能，可以將測試數據分類管理。
電纜局放及高阻故障點快速檢測并定位。
LIRA設備特點
設備功能對比:
OWTS振蕩波 | 超低頻介損 | 電纜故障定位 | LIRA | |
水入侵 | ● | ● | ||
水樹枝定位 | ● | |||
局放定位 | ● | ● | ||
局放 | ● | ● | ● | |
老化評估 | ● | ● | ● | |
低阻故障 | ● | ● | ||
高阻故障 | ● | ● |
LIRA技術參數
序號 | 參數名 | 值 | 序號 | 參數名 | 值 |
1 | 頻率范圍 | 0.1M~100MHz | 9 | 濕度 | ≤80%（RH） |
2 | 輸出測量電壓 | AC 5V | 10 | 海拔 | ≥3000m |
3 | 測試電纜長度 | 3m-300km | 11 | IMP幅值圖 | BS%可手動或自動調節(jié)/100dB |
4 | 適用電壓等級 | 6kV-500kV | 12 | IMP相位圖 | 零相位補償功能 |
5 | 故障定位精度 | 0.30% | 13 | DNORM | 閾值5%可調 |
6 | 接口 | USB接口/網口 | 14 | 仿真 | 具備電纜阻抗譜仿真功能 |
7 | 電源 | AC 220V / DC 5V | 15 | 診斷 | 具備供遠程診斷功能 |
8 | 操作與存儲溫度 | (-25℃~+50℃) | 16 | 數據庫 | 軟件自帶數據庫管理功能，可以將測試數據分類管理 |
四、LIRA線性寬頻阻抗測試系統(tǒng)分析軟件
LIRA分析軟件
軟件主界面
包含:數據分析,測量,數據庫管理及導出數據等功能。
軟件采集窗口
選擇采集端口,設置采集模式,填寫數據備注,開始及結束測量。
LIRA分析軟件
幅值和相位圖
電纜阻抗幅值曲線應于0線居中對稱
阻抗波形圖
分析電纜阻抗波形異常點
點位柱狀圖
分析電纜接頭阻抗變化情況
五、LIRA線性寬頻阻抗測試系統(tǒng)現場案例
LIRA現場案例
案例一:長電纜多接頭快速定位+接頭進水
時間 | 2022.2.24 | ||
地點 | 福州 | ||
用戶 | 福州**工程公司 | ||
測試目的 | 計劃檢修維護 | ||
測試設備 | LIRA | ||
測試線路名稱 | 10kV ** 11#環(huán)網電力電纜 | ||
電纜長度 | 3960m | ||
接頭數量 | 8個 | ||
電纜絕緣 | A | B | C |
16.7M | 66.9M | 56M | |
采集數據時長 | 15-30min | ||
出具報告時長 | 30min | ||
LIRA現場案例
案例一:現場數據分析
現場情況:用戶反饋此電纜0-1000米是新電纜，3000米以后每個接頭都已經搶修，這2段電纜存在故障的概率較低，主要分析1000-3000米的電纜問題。
通過阻抗圖譜判定:電纜A相在距測試端2222m，2825m接頭處阻抗波形存在明顯畸變的情況，且幅值相對較大,疑似為絕緣缺陷,建議優(yōu)先處理。
結論:經現場巡查，確認在距測試端2222,2825米處為電纜接頭,現場解體后發(fā)現明顯缺陷問題,與阻抗譜檢測結論一致。
LIRA現場案例
案例一:現場電纜接頭解體
對2222m處接頭解體時，發(fā)現電纜接頭有明顯進水情況,現場圖片
解體后絕緣
A | B | C | |
0-2222m | 500M | 500M | 500M |
2222-3960m | 28.1M | 86.1M | 56M |
LIRA現場案例
案例一:現場電纜接頭解體
當對2825m接頭解體時，現場圖片
解體后絕緣
A | B | C | |
2222-2825m | 100G | 100G | 100G |
2825-3960m | 300M | 701M | 550M |
LIRA現場案例
案例二:高阻故障快速定位
時間 | 2022.2.23 | ||
地點 | 湖北 | ||
用戶 | 湖北**公司 | ||
測試目的 | 了解設備操作及缺陷定位準確性，并進行驗證 | ||
測試設備 | LIRA | ||
測試線路名稱 | 35kV**七線電力電纜 | ||
電纜長度 | 2851m |
| |
接頭數量 | 5個 | ||
電纜絕緣 | A | B | C |
69M | 168M | 70M | |
采集數據時長 | 15-30min | ||
出具報告時長 | 30min | ||
LIRA現場案例
案例二:現場采集數據分析
在分析過程中，客戶在進行耐壓實驗時，將電纜擊穿，需要尋找擊穿點。
通過阻抗圖譜判定:在距測試端1843m接頭存在阻抗波形異常變化,且幅值較大,建議及時處理。
LIRA現場案例
案例二:現場電纜接頭解體
對1843m處接頭解體時，現場照片
結論:客戶經過較長時間的加壓后, 在1843米接頭處聽到明顯放電聲并發(fā)生擊穿現象; 現場解體后發(fā)現接頭存在明顯絕緣缺陷,與阻抗譜結論一致。
LIRA現場案例
案例三:電纜終端頭局放定位
時間 | 2021.12.6 | |
地點 | 福州 | |
用戶 | 福州**工程公司 | |
測試目的 | 計劃檢修維護 實驗中A相在加壓過程中擊穿，需要找出擊穿點 | |
測試設備 | LIRA | |
測試線路名稱 | 10kV**線電力電纜 | |
電纜長度 | 197 |
|
接頭數量 | 1 | |
采集數據時長 | 15-30min | |
出具報告時長 | 30min | |
LIRA現場案例
案例三:現場數據分析
通過阻抗圖譜判定：在距測試端181m處存在阻抗畸變，疑似為終端缺陷點。
LIRA現場案例
案例三:現場解體照片
197m處終端解體，現場照片
結論：現場巡查后發(fā)現，197m處終端頭有明顯局放擊穿現象,與阻抗譜結論一致。
LIRA現場案例
案例四:電纜接頭受潮定位
時間 | 2020.5.9 | ||
地點 | 福州 | ||
用戶 | 福州**工程公司 | ||
測試目的 | 客戶第1次接觸該設備，想要了解設備操作及缺陷定位情況 | ||
測試設備 | LIRA | ||
測試線路名稱 | 10kV**902電力電纜 | ||
電纜長度 | 3280m | ||
接頭數量 | 7個 | ||
電纜絕緣 | A | B | C |
61M | 18M | 30M | |
采集數據時長 | 15-30min | ||
出具報告時長 | 30min | ||
LIRA現場案例
案例四:現場采集數據分析
通過阻抗圖譜判定:電纜在距測試端1331 米、2012 米、2556米和 2920 米，阻抗波形均存在畸變現象,疑似為絕緣缺陷,建議及時處理。
結論:經現場巡查解體后發(fā)現，電纜1331,2012,2556,2920米接頭處存在明顯絕緣缺陷問題,與阻抗譜結論一致。
LIRA現場案例
案例四:現場接頭解體照片
1331米處接頭解體，現場照片
解體前后絕緣電阻
電纜段 | A | B | C | |
解體前 | 0~3280m | 61M | 18M | 30M |
解體后 | 0-1331m | 80G | 68.3G | 49.3G |
1331-3280m | 112M | 148M | 22.1M |
說明:
對1331m處電纜接頭解體后,發(fā)現1331m至3280m間電纜段C相絕緣電阻只有22.1MΩ(遠低于AB兩相),隨后對2012m處接頭進行現場解體,以排除電纜故障。
LIRA現場案例
案例四:現場接頭解體情況
2012米處接頭解體，現場情況如下
2012m處接頭解體后,電纜絕緣情況
電纜段 | A | B | C |
1331-2012m | 30.7G | 13.4G | 23.4G |
2012-3280m | 193M | 524M | 17.5M |
說明:
對2012m處電纜接頭解體后,發(fā)現2012m至3280m間電纜段C相絕緣電阻只有17.5MΩ(遠低于AB兩相),隨后對2920m處接頭進行現場解體,以排除電纜故障。
LIRA現場案例
案例四:現場接頭解體情況
2920米處接頭解體，現場情況如下
電纜段 | A | B | C |
2012-2920m | 554M | 540M | 90M |
2920-3280m | 176G | 86G | 197G |
2556米處接頭解體，未能獲得現場照片
A | B | C | |
2012-2556m | 35.4G | 312G | 101G |
2556-2920m | 31.2G | 37.6G | 33.2G |
說明:對2920m處電纜接頭解體后,發(fā)現2012m至2920m間電纜段C相絕緣電阻只有90MΩ(遠低于AB兩相),隨后對2556m處接頭進行現場解體,以排除電纜故障。現場完成2556m處接頭解體后電纜絕緣電阻值正常,電纜恢復正常運行。
LIRA現場案例
案例五:電纜接頭局放定位+接頭進水定位
時間 | 2022.2.22 | ||
地點 | 福州 | ||
用戶 | 福州**工程公司 | ||
測試目的 | 計劃檢修維護 | ||
測試設備 | LIRA | ||
測試線路名稱 | 10kV**1#環(huán)網電力電纜 | ||
電纜長度 | 1743 |
| |
接頭數量 | 4 | ||
電纜絕緣 | A | B | C |
92.6M | 363M | 291M | |
采集數據時長 | 15-30min | ||
出具報告時長 | 30min | ||
LIRA現場案例
案例五:現場采集數據分析
通過阻抗圖譜判定:
(1)電纜在距測試端1140米、1500米存在阻抗波形異常且幅值變化較大，疑似為絕緣缺陷問題,建議優(yōu)先處理;
(2)在距離測試端88米處有異常阻抗變化，因幅值變化相對較小,建議持續(xù)關注。
結論:經現場巡查，在距測試端1140,1500米處均為電纜中間接頭,現場解體后發(fā)現明顯缺陷情況,與阻抗譜檢測結論一致。
LIRA現場案例
案例五:現場巡視照片
對1140m處接頭解體時，現場圖片
解體后絕緣
A | B | C | |
0-1140m | 2G | 2G | 2G |
1140-1743m | 30M | 200M | 200M |
LIRA現場案例
案例五:現場巡視照片
當對1500m接頭解體時，現場圖片
解體后絕緣
A | B | C | |
1140-1500m | 10G | 10G | 10G |
1500-1743m | 4G | 4G | 4G |
LIRA現場案例
案例六:電纜本體機械損傷(過度彎曲)+接頭受潮
時間 | 2019.7.19 | |
地點 | 成都 | |
用戶 | 成都**工程公司 | |
測試目的 | 為客戶第1次接觸該設備，想要了解設備操作及缺陷定位情況 | |
測試設備 | LIRA | |
測試線路名稱 | 10kV**線電力電纜 | |
電纜長度 | 1565 |
|
接頭數量 | 4 | |
采集數據時長 | 15-30min | |
出具報告時長 | 30min | |
LIRA現場案例
案例六:現場采集數據分析
通過阻抗圖譜判定:
(1)在距測試端1346m阻抗波形有明顯畸變且幅值較大,建議及時處理。
(2)電纜514m，859m處阻抗波形異常,建議持續(xù)關注。
LIRA現場案例
案例六:現場巡視照片
514米處轉彎半徑不足(過度彎曲)
859米處電纜通道潮濕(接頭受潮)
1400米處電纜全部浸沒于水下(接頭受潮)
說明:現場巡視發(fā)現859m與1400m兩處電纜接頭存在明顯受潮情況,514m處電纜轉彎半徑不足導致該處電纜阻抗值異常,與寬頻阻抗譜檢測結果一致。
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