一、LIRA 线性宽频阻抗测试系统背景介绍
电缆现状
电缆是埋设于地下的特殊输电线路，敷设环境复杂，电缆故障引发的电力事故危害极大。传统手段不便于直接观察、检测并发现缺陷。因此在电缆交接或停电检修时，通过快捷、无损的方式及时发现电缆敷设或运行产生的缺陷，变得尤为重要。
国家智能电网持续在发展，从电缆全寿命管理角度出发，已经从传统的耐压试验方法上升到状态检修，目前极为有效的电缆整体状态评估方法为介损老化状态评价，而评价仅仅只是做了电缆的“体检”，检测到但无法解决隐患。
电缆故障类型
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故障类型
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故障描述
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检测方法
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开路故障
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这类故障通常是指电的断线缆与电缆间或电缆对地的电阻值在规定值范围内，但实际工作电压无法向终端传输或虽然也有部分电压传输到终端，但几乎没有负载能力，这些都属于开路故障，在实际生产中，我们见到故障属于一种特殊的开路故障。
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低压脉冲反射法
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低阻故障
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当电缆与电缆间的绝缘有损坏现象或电缆对地的绝缘有损坏现象时，电缆绝缘电阻必然会减小，在电缆绝缘电阻比十倍电缆特性阻抗还要小的情况下，我们称这种故障为低阻故障。
|
低压脉冲反射法
|
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高阻故障
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当电缆与电缆间或电缆对地的绝缘电阻比正常值低很多，但比十倍电缆特性阻抗大时，我们把这种电缆故障称作高阻故障。对高阻故障的测量，不能使用低压脉冲反射法，按照高阻故障具体性质的不同，又可把高阻故障的性质分为泄漏性与闪络性两种。
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脉冲电流法,二次反射法,弧反射法
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电缆外护套故障
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护套破损导致电缆金属屏蔽层出现多点接地，金属屏蔽层会产生环流造成损耗发热，导致绝缘局部过热并加速绝缘老化，严重影响主绝缘寿命。
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高压电桥法,电压降法
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电缆故障原因
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电缆故障的形成原因
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外力破坏故障
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1.安装时损伤
2.其它施工时外力破坏
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接头故障
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1.接头生产质量
2.接头制作不好
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本体故障
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1.绝缘生产缺陷
2.绝缘老化
3.绝缘受潮
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外护套故障
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1.敷设安装导致
2.护层受到腐蚀
3.白蚁破坏
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二、LIRA 线性宽频阻抗测试系统电缆状态检测技术
电缆状态检修体系
电力电缆状态评价与检修体系
电缆状态检测系统
电缆震荡波测试系统：
耐压试验，局放检测及定位
0.1Hz超低频测试系统：
耐压试验，介质损耗
电缆外护套故障定位测试系统：
用于电缆死接地故障检测定位，常用检测方法（电压降法，高压电桥法）
三、LIRA 线性宽频阻抗测试系统概述
宽频阻抗技术是基于传输线理论，通过线路阻抗作为应用信号频率函数的估计和分析，测量出电缆的长度、接头位置、阻抗变化异常点。可以检测由于恶劣的环境条件(高温、湿度、辐射)引起的电缆绝缘的整体老化，并检测绝缘材料因机械冲击或局部异常环境条件而发生的局部缺陷。
产品外观介绍
传输线结构
LIRA原理
Line Impedance Resonance Analysis
线性阻抗谐振分析
LIRA现场接线及操作流程图
LIRA作用
LIRA现场应用
LIRA设备特点
设备特点:
AC5V扫频信号,对电缆无损害。
体积小重量轻,便于携带。
对电缆线芯材质、尺寸、长度、电压等级、绝缘状况等没有要求。
现场接线方便,多种检测模式(fast,avg,noise,long)。
检测时间短(5～15分钟),故障定位误差优于0.3%。
软件自带数据库管理功能，可以将测试数据分类管理。
电缆局放及高阻故障点快速检测并定位。
LIRA设备特点
设备功能对比:
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OWTS振荡波
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超低频介损
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电缆故障定位
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LIRA
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水入侵
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●
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●
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水树枝定位
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|
●
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局放定位
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●
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|
|
●
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局放
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●
|
●
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|
●
|
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老化评估
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●
|
●
|
|
●
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低阻故障
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|
|
●
|
●
|
|
高阻故障
|
|
|
●
|
●
|
LIRA技术参数
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序号
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参数名
|
值
|
序号
|
参数名
|
值
|
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1
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频率范围
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0.1M~100MHz
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9
|
湿度
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≤80%（RH）
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|
2
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输出测量电压
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AC 5V
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10
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海拔
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≥3000m
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3
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测试电缆长度
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3m-300km
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11
|
IMP幅值图
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BS%可手动或自动调节/100dB
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4
|
适用电压等级
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6kV-500kV
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12
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IMP相位图
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零相位补偿功能
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|
5
|
故障定位精度
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0.30%
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13
|
DNORM
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阈值5%可调
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|
6
|
接口
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USB接口/网口
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14
|
仿真
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具备电缆阻抗谱仿真功能
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7
|
电源
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AC 220V / DC 5V
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15
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诊断
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具备供远程诊断功能
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8
|
操作与存储温度
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(-25℃~+50℃)
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16
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数据库
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软件自带数据库管理功能，可以将测试数据分类管理
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四、LIRA 线性宽频阻抗测试系统分析软件
LIRA分析软件
软件主界面
包含:数据分析,测量,数据库管理及导出数据等功能。
软件采集窗口
选择采集端口,设置采集模式,填写数据备注,开始及结束测量。
LIRA分析软件
幅值和相位图
电缆阻抗幅值曲线应于0线居中对称
阻抗波形图
分析电缆阻抗波形异常点
点位柱状图
分析电缆接头阻抗变化情况
五、LIRA 线性宽频阻抗测试系统现场案例
LIRA现场案例
案例一:长电缆多接头快速定位+接头进水
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时间
|
2022.2.24
|
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地点
|
福州
|
|
用户
|
福州**工程公司
|
|
测试目的
|
计划检修维护
|
|
测试设备
|
LIRA
|
|
测试线路名称
|
10kV ** 11#环网电力电缆
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|
电缆长度
|
3960m
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|
接头数量
|
8个
|
|
|
|
电缆绝缘
|
A
|
B
|
C
|
|
16.7M
|
66.9M
|
56M
|
|
采集数据时长
|
15-30min
|
|
出具报告时长
|
30min
|
LIRA现场案例
案例一:现场数据分析
现场情况:用户反馈此电缆0-1000米是新电缆，3000米以后每个接头都已经抢修，这2段电缆存在故障的概率较低，主要分析1000-3000米的电缆问题。
通过阻抗图谱判定:电缆A相在距测试端2222m，2825m接头处阻抗波形存在明显畸变的情况，且幅值相对较大,疑似为绝缘缺陷,建议优先处理。
结论:经现场巡查，确认在距测试端2222,2825米处为电缆接头,现场解体后发现明显缺陷问题,与阻抗谱检测结论一致。
LIRA现场案例
案例一:现场电缆接头解体
对2222m处接头解体时，发现电缆接头有明显进水情况,现场图片
解体后绝缘
|
|
A
|
B
|
C
|
|
0-2222m
|
500M
|
500M
|
500M
|
|
2222-3960m
|
28.1M
|
86.1M
|
56M
|
LIRA现场案例
案例一:现场电缆接头解体
当对2825m接头解体时，现场图片
解体后绝缘
|
|
A
|
B
|
C
|
|
2222-2825m
|
100G
|
100G
|
100G
|
|
2825-3960m
|
300M
|
701M
|
550M
|
LIRA现场案例
案例二:高阻故障快速定位
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时间
|
2022.2.23
|
|
地点
|
湖北
|
|
用户
|
湖北**公司
|
|
测试目的
|
了解设备操作及缺陷定位准确性，并进行验证
|
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测试设备
|
LIRA
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|
测试线路名称
|
35kV**七线电力电缆
|
|
电缆长度
|
2851m
|
|
|
接头数量
|
5个
|
|
电缆绝缘
|
A
|
B
|
C
|
|
69M
|
168M
|
70M
|
|
采集数据时长
|
15-30min
|
|
出具报告时长
|
30min
|
LIRA现场案例
案例二:现场采集数据分析
在分析过程中，客户在进行耐压实验时，将电缆击穿，需要寻找击穿点。
通过阻抗图谱判定:在距测试端1843m接头存在阻抗波形异常变化,且幅值较大,建议及时处理。
LIRA现场案例
案例二:现场电缆接头解体
对1843m处接头解体时，现场照片
结论:客户经过较长时间的加压后, 在1843米接头处听到明显放电声并发生击穿现象; 现场解体后发现接头存在明显绝缘缺陷,与阻抗谱结论一致。
LIRA现场案例
案例三:电缆终端头局放定位
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时间
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2021.12.6
|
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地点
|
福州
|
|
用户
|
福州**工程公司
|
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测试目的
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计划检修维护
实验中A相在加压过程中击穿，需要找出击穿点
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测试设备
|
LIRA
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|
测试线路名称
|
10kV**线电力电缆
|
|
电缆长度
|
197
|
|
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接头数量
|
1
|
|
采集数据时长
|
15-30min
|
|
出具报告时长
|
30min
|
LIRA现场案例
案例三:现场数据分析
通过阻抗图谱判定：在距测试端181m处存在阻抗畸变，疑似为终端缺陷点。
LIRA现场案例
案例三:现场解体照片
197m处终端解体，现场照片
结论：现场巡查后发现，197m处终端头有明显局放击穿现象,与阻抗谱结论一致。
LIRA现场案例
案例四:电缆接头受潮定位
|
时间
|
2020.5.9
|
|
地点
|
福州
|
|
用户
|
福州**工程公司
|
|
测试目的
|
客户第1次接触该设备，想要了解设备操作及缺陷定位情况
|
|
测试设备
|
LIRA
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|
测试线路名称
|
10kV**902电力电缆
|
|
电缆长度
|
3280m
|
|
接头数量
|
7个
|
|
|
|
电缆绝缘
|
A
|
B
|
C
|
|
61M
|
18M
|
30M
|
|
采集数据时长
|
15-30min
|
|
出具报告时长
|
30min
|
LIRA现场案例
案例四:现场采集数据分析
通过阻抗图谱判定:电缆在距测试端1331 米、2012 米、2556米和 2920 米，阻抗波形均存在畸变现象,疑似为绝缘缺陷,建议及时处理。
结论:经现场巡查解体后发现，电缆1331,2012,2556,2920米接头处存在明显绝缘缺陷问题,与阻抗谱结论一致。
LIRA现场案例
案例四:现场接头解体照片
1331米处接头解体，现场照片
解体前后绝缘电阻
|
|
电缆段
|
A
|
B
|
C
|
|
解体前
|
0~3280m
|
61M
|
18M
|
30M
|
|
解体后
|
0-1331m
|
80G
|
68.3G
|
49.3G
|
|
1331-3280m
|
112M
|
148M
|
22.1M
|
说明:
对1331m处电缆接头解体后,发现1331m至3280m间电缆段C相绝缘电阻只有22.1MΩ(远低于AB两相),随后对2012m处接头进行现场解体,以排除电缆故障。
LIRA现场案例
案例四:现场接头解体情况
2012米处接头解体，现场情况如下
2012m处接头解体后,电缆绝缘情况
|
电缆段
|
A
|
B
|
C
|
|
1331-2012m
|
30.7G
|
13.4G
|
23.4G
|
|
2012-3280m
|
193M
|
524M
|
17.5M
|
说明:
对2012m处电缆接头解体后,发现2012m至3280m间电缆段C相绝缘电阻只有17.5MΩ(远低于AB两相),随后对2920m处接头进行现场解体,以排除电缆故障。
LIRA现场案例
案例四:现场接头解体情况
2920米处接头解体，现场情况如下
|
电缆段
|
A
|
B
|
C
|
|
2012-2920m
|
554M
|
540M
|
90M
|
|
2920-3280m
|
176G
|
86G
|
197G
|
2556米处接头解体，未能获得现场照片
|
|
A
|
B
|
C
|
|
2012-2556m
|
35.4G
|
312G
|
101G
|
|
2556-2920m
|
31.2G
|
37.6G
|
33.2G
|
说明:对2920m处电缆接头解体后,发现2012m至2920m间电缆段C相绝缘电阻只有90MΩ(远低于AB两相),随后对2556m处接头进行现场解体,以排除电缆故障。现场完成2556m处接头解体后电缆绝缘电阻值正常,电缆恢复正常运行。
LIRA现场案例
案例五:电缆接头局放定位+接头进水定位
|
时间
|
2022.2.22
|
|
地点
|
福州
|
|
用户
|
福州**工程公司
|
|
测试目的
|
计划检修维护
|
|
测试设备
|
LIRA
|
|
测试线路名称
|
10kV**1#环网电力电缆
|
|
电缆长度
|
1743
|
|
|
接头数量
|
4
|
|
电缆绝缘
|
A
|
B
|
C
|
|
92.6M
|
363M
|
291M
|
|
采集数据时长
|
15-30min
|
|
出具报告时长
|
30min
|
LIRA现场案例
案例五:现场采集数据分析
通过阻抗图谱判定:
(1)电缆在距测试端1140米、1500米存在阻抗波形异常且幅值变化较大，疑似为绝缘缺陷问题,建议优先处理;
(2)在距离测试端88米处有异常阻抗变化，因幅值变化相对较小,建议持续关注。
结论:经现场巡查，在距测试端1140,1500米处均为电缆中间接头,现场解体后发现明显缺陷情况,与阻抗谱检测结论一致。
LIRA现场案例
案例五:现场巡视照片
对1140m处接头解体时，现场图片
解体后绝缘
|
|
A
|
B
|
C
|
|
0-1140m
|
2G
|
2G
|
2G
|
|
1140-1743m
|
30M
|
200M
|
200M
|
LIRA现场案例
案例五:现场巡视照片
当对1500m接头解体时，现场图片
解体后绝缘
|
|
A
|
B
|
C
|
|
1140-1500m
|
10G
|
10G
|
10G
|
|
1500-1743m
|
4G
|
4G
|
4G
|
LIRA现场案例
案例六:电缆本体机械损伤(过度弯曲)+接头受潮
|
时间
|
2019.7.19
|
|
地点
|
成都
|
|
用户
|
成都**工程公司
|
|
测试目的
|
为客户第1次接触该设备，想要了解设备操作及缺陷定位情况
|
|
测试设备
|
LIRA
|
|
测试线路名称
|
10kV**线电力电缆
|
|
电缆长度
|
1565
|
|
|
接头数量
|
4
|
|
采集数据时长
|
15-30min
|
|
出具报告时长
|
30min
|
LIRA现场案例
案例六:现场采集数据分析
通过阻抗图谱判定:
(1)在距测试端1346m阻抗波形有明显畸变且幅值较大,建议及时处理。
(2)电缆514m，859m处阻抗波形异常,建议持续关注。
LIRA现场案例
案例六:现场巡视照片
514米处转弯半径不足(过度弯曲)
859米处电缆通道潮湿(接头受潮)
1400米处电缆完全浸没于水下(接头受潮)
说明:现场巡视发现859m与1400m两处电缆接头存在明显受潮情况,514m处电缆转弯半径不足导致该处电缆阻抗值异常,与宽频阻抗谱检测结果一致。