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使用LIRA®进行电缆的无损检测(NDE)测试

张贴者 的 福斯克Team 于06.23.15

 

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电缆对于所有工业过程都是必不可少的。它们具有多种功能,包括 电源,仪表和控制。尽管很重要,电缆通常会 很少关注-它们被认为是非常可靠的无源,寿命长的组件。 However, 电缆故障 引起了安全隐患,并导致了事故,收入损失和 甚至工厂停工。

电缆结构的关键部分是金属材料周围的绝缘材料 导体。绝缘材料是位于外壳的外套(或外部材料)内部的材料 电缆。根据电压和应用,电缆构造还可包括其他 组件,例如屏蔽层和半导体胶带。

电缆可靠性已成为工业界日益关注的问题,特别是对于核电厂的使用寿命 在对安全至关重要的应用中,老化已成为电缆的一个重要因素。这个问题 核监管委员会(NRC)报告“一般老化经验”中对此进行了讨论 学到了(NUREG 1801)。电缆老化仍然是NRC的重要研究课题 和EPRI。运营商的关键问题是,我们如何评估 电缆状况 基于无损 field measurements?

有几种测试方法可用来评估电缆性能。一些方法强调 电缆超出其正常工作条件-有时会失效。其他方法 提供电缆整体性能的指示,但不标识局部电缆 damage.

直线共振分析(LIRA®) 电缆状况监视测试可提供总体电缆状况以及局部退化区域的指示。这是一个NDE工具,不会对电缆造成过大的压力;它使用相对较低的5伏峰峰值(Vpp)信号进行评估。它执行测试电缆的全局和本地评估。重要的是,无需断开测试电缆的电源,几分钟即可完成测试。保持电缆连接消除了潜在的问题根源:电缆端接。

LIRA®如何运作?

直线共振分析 基于传输线理论。可以将传输线视为施加了电压的任意两个导体。传输线的一个很好的例子是架空电缆,该电缆将功率从发电机传输到各种负载。此定义也适用于同轴电缆以及印刷电路板上的两条带。线谐振分析通过测试电缆传输调频波,并测量绝缘材料的阻抗变化。反射波的幅值与波的相移一起用于建立电缆的总体运行状况,并确定电缆局部退化的位置。阻抗的这种变化可能是电缆连接/接头的结果,也可能是由于暴露于电缆应力源而导致的绝缘损坏。电缆压力源包括:高于正常的热条件,机械损伤,辐射等。

直线共振分析 发射频率逐步变化的波,因此在每个波频率处都会发现反射。此过程通常称为频域反射法或FDR。反射波将经历相移,该相移是波频率和到阻抗变化的距离的函数。 通过频域分析,它可以确定电缆绝缘性能(归因于电缆应力源)以及电缆末端的变化幅度和位置。然后,此信息将用于建立电缆的总体运行状况,并确定沿电缆局部降解的位置。有了这些信息,就可以进行本地电缆维修-而不需要完全更换电缆。

除了局部绝缘损坏之外, 直线共振分析 还提供对电缆全球状况的整体评估。目前已将该参数LIRA®Delta-G(LDG)建立为一种度量,可以指示电缆的整体健康状况。利用该信息,可以确定电缆的剩余寿命,从而确定是否(以及何时)需要更换电缆。

测试中

使用测试电缆 直线共振分析 快速简便。只需要将电缆断电 (它不需要解耦),然后连接两个 直线共振分析 测试会导致电缆的两个金属芯(例如,两个导体或一个导体和一个 屏蔽)。根据测试电缆的长度,典型的测试大约需要三分钟。 

图1:地下输电线路的测试

LIRA_testing_038结果–电缆降级

为了将电缆退化评估为新参数,LDG参数不受年龄限制,并提供了剩余绝缘寿命的评估。与其他测试方法(例如Tanδ)相比,LDG的优势包括(在工作电压或通常在工作电压以上使用非常低频的信号),包括:

•LDG适用于所有电缆类型:低,中和高压

•电缆无应力(直线共振分析 使用相对较低的5V信号)

LDG测试方法有效性的评估尚未完成,还有更多 目前正在对Tanδ进行比较测试。

图2-LIRA_Delta-G_Evaluation

图2:Delta-G(LDG)评估

结果–本地降级评估

直线共振分析 包括一种算法,用于评估影响本地的任何本地退化的严重性 电缆阻抗值。

开发了一个标准化的降级参数,称为DNORM。 DNORM参数 (图3)可用于对降解程度进行分类并确定是否 异常需要立即采取措施(或解释)。此外,DNORM的符号用于 检测阻抗变化的原因(例如,热降解,湿气渗透或 other).

图3:LIRA® DNORM评估图3-LIRA_DNORM_Evaluation

结果–绝缘损坏的位置

以下是示例 直线共振分析 test results.

热应力:用150英尺(46 m)长的低压两芯电缆进行了测试。 直线共振分析。该电缆位于高温热源附近,并施加了热量 在71英尺(22 m)处损坏电缆绝缘层。关键测试结果显示在签名图上,该图是归一化的图表,用于说明衰减效应(增加 信号频率)。此示例的签名图如图4所示。

图4-LIRA_Signature_Plot _-_ 的 rmally_Stressed_Cable

图4:签名图–热应力电缆 

横坐标(x轴) 签名图显示连接测试线时的电缆长度
在原点。的 测试信号增益显示在纵坐标(y轴)上。增益代表 每根电缆的反射波和入射波之间的功率比(以分贝为单位) 位置。的大小 直线共振分析 测试信号提供有关潜在问题的信息 电缆已裸露在外。通常,签名信号高于既定阈值 确定要调查的领域。这些签名可以是接头或绝缘降低的区域。 For all 直线共振分析 测试中存在与通过电缆的信号相关的峰值 入口和出口点。如图4所示,信号尖峰出现在71英尺处,对应于 to thermal 损伤。

机械应力:使用100英尺(30 m)24 kV电缆进行测试 直线共振分析。这根电缆 在以下两个位置对绝缘材料造成了机械损坏:26英尺(8 m)和59英尺(18 m)。的 下图(图5)显示了电缆在8米(26英尺)处的损坏。 

图5:24 kV电缆在8米(26英尺)处受到机械损坏

图5-24kV_cable_wtih_mech_damage_at_26_ft

如下电缆(A01-A03)的所有三相的特征图所示, 直线共振分析 确定两个机械损坏的位置。

图6:签名图–机械应力电缆

图6-LIRA_Signature_Plot _-_ Mech_Stressed_Cable辐射应力器:测试了82英尺(25 m)的电源线, 直线共振分析。这根电缆 had 在24英尺(7.4 m)处发生局部伽马辐射损害。下图(图7)显示 the identification of the localized radiation 损伤。

图7:签名图–局部伽玛辐射应力电缆

图7-LIRA_Signature_plot _-_ localized_gamma_radiation_stressed_cable带热应力的系列电缆:将两根82英尺(25 m)的电缆连接到 系列。第一根电缆在10英尺(33英尺)处有热损伤,第二根电缆有热损伤。 串联时在129英尺(39 m)处损坏。两条电缆的连接距离为25米(82英尺)。以下LIRA®图(图8)显示了两个损坏区域的识别 电缆之间的接头。

图8: 签名图–两根电缆串联,热应力为10.1 米和39.3米

图8-LIRA_Signature_plot _-_ 2_cables_connected_in_series


接头位置:评估了一条3800英尺(1160 m)长,有多个接头的电缆,以识别 接头的位置。找到所有电缆接头。下图(图9) 显示接头的位置。另外,由于同一根电缆的多个相 在分析之后,还对接头的状况进行了评估。

图9: 签名图–接头位置识别

 图9-LIRA_Sig_Plot-Splice_loc

对于其他 信息,请发送电子邮件 [email protected],(630)323-8750, www.yqlife.cn

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