Контроль состояния кабелей распределительной сети с помощью терагерцовых сигналов и визуализации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Наличие влаги в кабелях высоковольтных распределительных сетей может стать причиной серьезной угрозы безопасности, однако эффективных средств для контроля и анализа внутренней влажности кабелей не существует. Поэтому существует необходимость в разработке нового неразрушающего метода контроля для оценки водонепроницаемости кабелей распределительных сетей и их соединителей. Внутренняя структура кабеля представляет собой многослойную структуру, состоящую из проводов, изоляционного слоя из сшитого полиэтилена и изоляционной оболочки из силиконовой резины. С помощью отраженного терагерцового импульсного сигнала определяется внутреннее состояние кабеля, а по эхолокационным характеристикам можно судить о наличии в нем водяных пятен. Кроме того, путем сканирования в цилиндрических координатах были получены объемные данные, а терагерцовые изображения были реконструированы на основе информации о характеристиках, которые соответствовали распределению водяных пятен между изоляционной оболочкой кабеля и изоляционным слоем из сшитого полиэтилена. Результаты показывают, что терагерцовая методика позволяет с высокой чувствительностью определять состояние влажности кабеля, что имеет большое значение в энергетике и при передаче электроэнергии.

Об авторах

Гуовэй Ли

Государственный научно-исследовательский институт электроэнергетики Хэбэйской системы электроснабжения

Автор, ответственный за переписку.
Email: lgwexe@163.com
Тайвань, Шицзячжуан 050021, Хэбэй

Симин Цзэн

Государственный научно-исследовательский институт электроэнергетики Хэбэйской системы электроснабжения

Email: lgwexe@163.com
Тайвань, Шицзячжуан 050021, Хэбэй

Цинь Ван

Государственный научно-исследовательский институт электроэнергетики Хэбэйской системы электроснабжения

Email: lgwexe@163.com
Тайвань, Шицзячжуан 050021, Хэбэй

Чжэньвэй Чжан

Государственный научно-исследовательский институт электроэнергетики Хэбэйской системы электроснабжения

Email: lgwexe@163.com
Тайвань, Шицзячжуан 050021, Хэбэй

Список литературы

  1. Du B., Li Z., Yang Z. et al. Application and Research Progress of HVDC XLPE Cables // High Volt Eng. 2017. V. 43 (2). P. 14—24.
  2. Salah Khalil M. International research and development trends and problems of HVDC cables with polymeric insulation // IEEE Electr. Insul. Mag. 1997. V. 13 (6). P. 35—47.
  3. Densley R.J. An investigation into the growth of electrical trees in XLPE cable insulation // IEEE Trans. Elect. Insul. 1979. EI-14 (3). P. 148—58.
  4. Dissado L.A. Predicting electrical breakdown in polymeric insulators from deterministic mechanisms to failure statistics // IEEE Trans Dielect Electr. Insul., 2002. V. 9(5). P. 860—875.
  5. Chen G., Tham C. Electrical treeing characteristics in XLPE power cable insulation in frequency range between 20 and 500 Hz // IEEE Trans. Dielect. Electr. Insul. 2009. V. 16 (1). P. 179—88.
  6. Du B.X., Ma Z.L., Gao Y. et al. Effect of ambient temperature on electrical treeing characteristics in silicone rubber // IEEE Trans. Dielect. Electr. Insul. 2011. V. 18 (2). P. 401—7.
  7. Laurent C., Mayoux C. Analysis of the propagation of electrical treeing using optical and electrical methods // IEEE Trans. Elect Insul. 1980. EI-15 (1). P. 33—42.
  8. Watanabe E., Moriya T., Yoshizawa M. Ultrasonic visualization method of electrical trees formed in organic insulating materials // IEEE Trans. Dielect. Electr. Insul. 1998. V. 5 (5). P. 767—73.
  9. Ueno H., Walter P., Cornelissen C., Schnettler A. Resolution evaluation of ultrasonic diagnosis tools for electrical insulation devices and the detection of electrical Trees // IEEE Trans. Dielect. Electr. Insul. 2007. V. 14 (1). P. 249—56.
  10. Thomas G., Flores-Tapia D., Pistorius S. et al. Synthetic aperture ultrasound imaging of XLPE insulation of underground power cables // IEEE Electr. Insul. Mag. 2010. V. 26 (3). P. 24—34.
  11. Reid A.J., Zhou C., Hepburn D.M. et al. Withers P. Fault location and diagnosis in a medium voltage EPR power cable // IEEE Trans. Dielect. Electr. Insul. 2013. V. 20 (1). P. 10—8.
  12. Schurch R., Rowland S., Bradley R. et al. Imaging and analysis techniques for electrical trees using x-ray computed tomography // IEEE Trans. Dielect. Electr. Insul. 2013. V. 21 (1). P. 53—64.
  13. Sato R., Komatsu M., Ohki Y. et al. Observation of water trees using terahertz dpectroscopy and yime fomain imaging // IEEE Trans. Dielect. Electr. Insul. 2011. V. 18 (5). P. 1570—1577.
  14. Komatsu M., Sato R., Mizuno M. et al. Feasibility study on terahertz imaging of corrosion on a cable metal shield // Jpn. J. Appl. Phys. 2012. V. 51 (12). P. 122405.
  15. Takahashi S., Hamano T., Nakajima K. et al. Observation of damage in insulated copper cables by THz imaging // NDT E. Int. 2014. V. 61. P. 75—79.
  16. Yan Z., Shi W., Hou L. et al. Investigation of aging effects in cross-linked polyethylene insulated cable using terahertz waves // Mat. Res. Express. 2017. V. 4 (1). P. 015304.
  17. Lee I.S., Lee J.W. Nondestructive internal defect detection using a CW-THz imaging system in XLPE for power cable insulation // Appl. Sci. 2020. V. 10 (6). P. 2055.
  18. Xie S., Yang F., Huang X. et al. Air gap detection and analysis of XLPE cable insulation based on terahertz time domain spectroscopy // Trans. China Electrotech. Soc. 2020. V. 35 (12). P. 10.
  19. Li S., Cao B., Kang Y. et al. Nonintrusive inspection of moisture damp in composited insulation structure based on terahertz technology // IEEE Trans. Instrum. Meas. 2021. V. 70. P. 1—10.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2024