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隨著城市化的不斷推進，交聯(lián)聚乙烯（cross- Linked Polyethylene, XLPE）電力電纜因其良好性能被廣泛應(yīng)用于城市電網(wǎng)之中。然而在制造、運輸、安裝、運行過程中，電纜會受到生產(chǎn)工藝、施工質(zhì)量、運行環(huán)境、外力破壞等因素的影響，使得絕緣缺陷產(chǎn)生。電纜缺陷的存在往往是局部性與潛伏性的，傳統(tǒng)的預(yù)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(fā)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(yīng)用于電纜診斷測試中。

雖然運用局部放電能夠?qū)崿F(xiàn)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(zhì)、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(fù)雜現(xiàn)場電磁環(huán)境的影響。而傳統(tǒng)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(yīng)影響嚴重，很難實現(xiàn)對電纜本體局部微弱缺陷的定位識別。

近年來，部分國內(nèi)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(yōu)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(fā)展起的寬頻阻抗譜（Broadband Impedance Spectroscopy, BIS）法、反射系數(shù)譜（Reflection Coefficient Spectrum, RCS）法通過掃頻信號測量獲取電纜特征參數(shù)，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(wǎng)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(xiàn)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(jié)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(xiàn)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(xiàn)場電磁環(huán)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(fā)表在2021年第8期《電工技術(shù)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。