- 頭條川大科研人員提出電力電纜本體局部缺陷類型識別及定位的新方法2021-11-19 作者：李蓉 周凱 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語為解決局部放電法和反射系數譜法在電力電纜本體局部缺陷類型識別及定位方面存在的不足，四川大學電氣工程學院、國家電網無錫供電公司的研究人員李蓉、周凱、萬航、謝敏、饒顯杰，在2021年第8期《電工技術學報》上撰文，提出一種基于輸入阻抗譜的電力電纜本體局部缺陷類型識別及定位方法。仿真和實驗結果表明，該方法對長度大于5cm或電容變化大于±5%的局部缺陷具有較高的識別靈敏度，不僅能對電力電纜本體局部缺陷類型進行識別，還能實現對微弱缺陷的有效定位。
隨著城市化的不斷推進，交聯聚乙烯（cross- Linked Polyethylene, XLPE）電力電纜因其良好性能被廣泛應用于城市電網之中。然而在制造、運輸、安裝、運行過程中，電纜會受到生產工藝、施工質量、運行環境、外力破壞等因素的影響，使得絕緣缺陷產生。電纜缺陷的存在往往是局部性與潛伏性的，傳統的預防性試驗不能及時對電纜本體局部缺陷進行定位與缺陷類型識別，這將為電纜線路的運行留下隱患，容易引發絕緣擊穿事故。
常用的電纜缺陷檢測方法，如局部放電（Partial Discharge, PD）法，包括振蕩波、諧振下的PD法等，該方法屬于無損檢測且具有較好的檢測效果，近年來被廣泛應用于電纜診斷測試中。
雖然運用局部放電能夠實現對電纜典型缺陷的類型識別與定位，但該方法主要針對電纜附件，檢測其安裝缺陷（如雜質、刀痕等），難以檢測電纜本體的老化、受潮、銅屏蔽層缺損與腐蝕等絕緣降低缺陷，且其檢測靈敏度容易受到復雜現場電磁環境的影響。而傳統的時域反射（Time Domain Reflectometry, TDR）法因其所注入的脈沖波所含高頻成分少且受色散效應影響嚴重，很難實現對電纜本體局部微弱缺陷的定位識別。
近年來，部分國內外學者開始基于頻域反射（Frequency Domain Reflectometry, FDR）法在電力電纜局部缺陷診斷方面開展研究。雖然FDR法在電纜局部缺陷定位上存在一定的優越性，但在電纜缺陷類型識別方面還缺少研究。而基于FDR法發展起的寬頻阻抗譜（Broadband Impedance Spectroscopy, BIS）法、反射系數譜（Reflection Coefficient Spectrum, RCS）法通過掃頻信號測量獲取電纜特征參數，這兩種方法雖能高靈敏度地定位電纜局部缺陷，卻也未在電纜本體局部缺陷類型識別方面進行研究。
為此，四川大學電氣工程學院、國家電網無錫供電公司的研究人員基于BIS法，運用輸入阻抗譜，提出針對電力電纜本體局部缺陷的診斷方法。該方法能夠有效地對電纜本體局部缺陷類型進行識別，并且實現電纜本體局部缺陷的準確定位。
圖1 實驗測試原理
研究人員指出：
1）對電纜本體缺陷類型識別進行仿真與實驗驗證，仿真和實驗結果表明，相比正常電纜而言，電纜局部容性缺陷的存在會導致電纜輸入阻抗譜往左偏移、諧振點變小，電纜局部感性缺陷的存在會導致電纜輸入阻抗譜往右偏移、諧振點變大，且隨著局部缺陷程度的加深，輸入阻抗譜的偏移越嚴重。
圖2 電纜本體局部熱老化缺陷定位效果
圖3 本體銅屏蔽層局部缺損缺陷定位效果
2）相比于PD法、RCS法，本文所提方法能更好地對電纜本體缺陷進行類型識別，且對長度大于5cm或電容變化大于±5%的局部缺陷具有較好的識別靈敏度。
3）該方法運用輸入阻抗譜、DFT實現了電纜本體局部缺陷的定位，運用Kaiser窗提高了對電纜本體局部缺陷的識別靈敏度。相比于PD法、TDR法，本文所提方法受現場電磁環境的影響較小，能夠更高靈敏度地定位電纜本體局部缺陷。
以上研究成果發表在2021年第8期《電工技術學報》，論文標題為“基于輸入阻抗譜的電力電纜本體局部缺陷類型識別及定位”，作者為李蓉、周凱、萬航、謝敏、饒顯杰。
