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一、LIRA 線性寬頻阻抗測試系統背景介紹
電纜現狀
電纜是埋設于地下的特殊輸電線路，敷設環境復雜，電纜故障引發的電力事故危害極大。傳統手段不便于直接觀察、檢測并發現缺陷。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。
國家智能電網持續在發展，從電纜全壽命管理角度出發，已經從傳統的耐壓試驗方法上升到狀態檢修，目前極為有效的電纜整體狀態評估方法為介損老化狀態評價，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流造成損耗發熱，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電纜狀態檢測技術
電纜狀態檢修體系
電力電纜狀態評價與檢修體系
電纜狀態檢測系統
電纜震蕩波測試系統：
耐壓試驗，局放檢測及定位
0.1Hz超低頻測試系統：
耐壓試驗，介質損耗
電纜外護套故障定位測試系統：
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境條件而發生的局部缺陷。
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/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生擊穿現象; 現場解體后發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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