一种中高压电缆状态评估及定位新技术应用讨论

张建 尹娟 王天兵

【摘 要】本篇介绍了一种用于电缆故障及缺陷点定位、趋势跟踪的新技术——射频振荡波谱法，该技术通过非破坏性检测手段实现对高压电缆本体主绝缘或副绝缘进行宽频域扫描，获得介质阻抗频域振荡特征，用于评估电缆老化状态，获得缺陷位置信息。与传统绝缘评估技术相比，该技术不需要分析反射波，能实现多点缺陷定位，且具备老化定位功能。文章通过对10kV电缆的实测数据进行分析，讨论了射频振荡波技术的应用特点。

【关键词】电缆 缺陷 定位 射频振荡波

针对电缆状态评估，传统的老化和故障定位是相互独立的，即电缆的老化主要通过介质损失，电化学等手段进行整体测试和评估，而故障定位主要通过时域反射法TDR原理获取发射波和反射波的时差计算而得。

由于TDR技术应用已经成熟，其公知的技术瓶颈，如长距离电缆反射波损耗，外部信号串扰导致波形特征畸变，多次重复反射等问题，一直未能有效解决。因此针对现场测试，TDR定位技术一般用于5公里以下。

1射频振荡波谱技术原理及特点

射频振荡波谱技术的出现解决了几个关键问题：（1）信号沿电缆衰减的问题。（2）反射波的识别困难问题。（3）信号畸变问题。

由于射频振荡波采用了一套全新的定位思路，将电缆本体模拟成数段连续、可分割的阻抗电气元素模块，通过不同频率隐射不同位置的片段，从而建立一套整体和局部的综合评估模型，有效杜绝了TDR技术反射波识别难度大，信号衰减和畸变的问题。正因为从分布阻抗元素的思路解释了电缆的健康状态，射频振荡波技术不仅可用于故障定位，还能实现局部缺陷、老化点的趋势跟踪，其重量轻便，尤其利于10kV以上高压电缆现场检测。

其基本思路为：（1）获得电缆频域阻抗向量，分析其谐振特性。（2）当故障存在时，认为至少一个故障点对电缆的谐振阻抗产生了影响，或至少一个故障点的固有谐振频率与阻抗频谱中的某一个峰值阻抗的对应频率相同，因此只要寻找谐振频率点的峰值阻抗，或寻找异常峰值阻抗的频带范围，便可认为是可疑故障点。通过与参考衰减振荡模型的比较，可以快速发现阻抗及相位偏移对应的频率，然后据此计算故障位置。

2 现场应用分析

采用射频振荡波谱技术对700米长度的10kV城区配网电缆进行了测试。

图1 图2 图3

如图1图2和图3所示，在无需分析反射波情况下，直接获得了整段电缆的健康状态信息，给出了中间接头位置（374M，534M）及其增益强度，同时提供了电缆端点位置（700M）信息。

与传统耐受电压试验方法不同，射频振荡波技术试验电压微小，可多次重复测试，经验证，该技术测试重复性高，抗干扰能力强，能减少测试人员的经验依赖程度，从而快速获得被试电缆的整体信息。

3 讨论

射频振荡波技术之所以能获得较高的抗干扰力，与其测试原理不无关系。由于射频振荡波获得了宽频域电缆的阻抗向量特征，个别频率点的干扰对整体频谱趋势影响微弱，因而自动获得了较强的干扰抑制能力。另外，射频振荡波通过分段阻抗的特征描述了位置信息及其健康状态，建立了高压老化试验和阻抗分析法的一些对应关系。但由于目前的测试数据尚未与传统试验技术进行全面综合的对比计算，在该领域形成标准还需要持续开展研究。

就目前看，射频振荡波技术可用于以下几个领域：（1）被测电缆较短时进行缺陷定位。由于TDR需要捕捉反射时差，当电缆距离较短时，反射时间较短，捕捉的时间误差较大。当然，现有的双端TDR技术，可以解决短距离电缆的故障定位问题，但需要在电缆两端布置采集装置。（2）被测电缆距离较长时。射频振荡波可用于数公里到数十公里量程，并且被试电缆存在多个中间接头时，仍可以正常检测，即使中间接头无故障，也能提供位置信息。（3）需要对电缆可疑区域进行跟踪测试时。如怀疑电缆某个中间接头有缺陷，可通过不同检修周期的测试记录对比分析其发展趋势。（4）用于对电缆设计制造的工艺的评估。由于射频振荡波提供了整段电缆所有位置信息的增益参数，并且可针对主绝缘和副绝缘分别进行评估，因此可用于评估护套屏蔽层工艺规范性，绝缘一致性等。（5）10kV以上电缆现场检测，尤其是110kV以上的电缆，射频振荡波设备低于传统设备重量的十分之一，可显著提升状态检修效率。

4 结语

射频振荡波技术在电缆故障定位，局部老化定位及其趋势跟踪领域提供了一种全新的解决方案，其重量轻便，利于现场检测，目前主要应用于停电试验，与传统高压试验、状态检修能形成较好的互补，如后续能开发在线监测领域的应用，则能更好服务于智能电网建设与管理工作。

参考文献：

[1]张建，张方荣，尹娟，高兴琼，王苏，成都高斯电子技术有限公司，一种电缆故障检测分析方法[发明专利]，国家知识产权局.

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[7]Zhihan Xu， FAULT LOCATION AND INCIPIENT FAULT DETECTION IN DISTRIBUTION CABLES， Western University， PHD thesis， 2011.

作者简历：张建（1980—），男，汉族，四川什邡人，研究生学历，长期从事电力设备安全评估与监测技术的研发，数据评价，发表国内外论文10余篇，获得国家发明专利3项，新型专利10余项，是射频振荡波技术的发明及产品研制发起人。