概述
电缆对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。尽管电缆很重要，但通常很少受到关注——它们被认为是无源的、长寿命的、非常可靠的组件。然而,电缆故障已经引起了安全问题，并导致事故，损失收入，甚至工厂关闭。
电缆结构的关键组成部分是金属导体周围的绝缘材料。绝缘是位于电缆护套(或外部材料)内部的材料。根据电压和应用，电缆结构还可以包括其他组件，如屏蔽和半导体胶带。
电缆的可靠性在工业中越来越受到关注，特别是在核电站的寿命延长，老化已经成为电缆在安全关键应用中的一个因素。这个问题在核管理委员会(NRC)的报告《通用老化经验教训》(NUREG 1801)中进行了讨论。电缆老化一直是NRC和EPRI的重要研究课题。操作符的一个关键问题是，我们如何求值电缆的健康基于非破坏性的现场测量?
有几种测试方法可用来评估电缆的性能。有些方法会对电缆施加超出正常工作条件的压力——有时会导致电缆失效。其他方法可以显示电缆的整体性能，但不能识别局部损伤。
的线共振分析(LIRA®)电缆状态监测测试提供了电缆整体健康状况和局部退化区域的指示。它是一种无损检测工具，不会对电缆造成过度应力;它使用一个相对较低的5伏峰间(Vpp)信号来进行评估。它可以对测试电缆进行全球和本地评估。重要的是，测试电缆不需要从它的源断开，测试在几分钟内完成。保持电缆连接消除了一个潜在的问题来源:电缆终端。
里拉是如何工作的?
线共振分析是基于传输线理论。传输线可以看作是施加电压的任意两根导体。输电线路的一个很好的例子是架空电缆，它将电力从发电机传输到各种负载。这个定义也适用于同轴电缆以及印刷电路板上的两条。线谐振分析是将调频波通过测试电缆，测量绝缘材料的阻抗变化。反射波的幅度和波的相移被用来确定电缆的整体健康状况，并确定电缆被局部降级的位置。这种阻抗的变化可能是由于电缆连接/拼接或暴露在电缆应力源下的绝缘损坏造成的。电缆应力包括:高于正常热条件、机械损伤、辐射等。
线共振分析发射频率有阶跃变化的波，因此在每个波的频率上都有反射。这个过程通常被称为频域反射计或FDR。反射波将经历相移，这是波的频率和距离与阻抗变化的函数。通过频域分析，它确定了电缆绝缘性能(由于电缆应力)随电缆末端变化的幅度和位置。然后，使用该信息建立电缆的总体健康状况，以及该电缆沿线已被局部降级的位置的标识。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，线共振分析还提供了电缆的全球状况的全面评估。该参数为LIRA®Delta-G (LDG)，是目前确定的一种测量方法，可用于指示电缆的整体健康状况。有了这些信息，就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
电缆测试线共振分析又快又容易。所有需要做的就是让电缆断电(它不需要解耦)，然后连接两个线共振分析测试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)。根据测试电缆长度的不同，一般测试时间约为3分钟。
图一:测试地下输电线路
结果:电缆退化
为了将电缆的退化作为一个新参数来评估，LDG参数与电缆的寿命无关，并提供了对剩余绝缘寿命的评估。LDG与其他测试方法如Tan δ(使用工作电压或通常高于工作电压的非常低的频率信号)相比，其优势包括:
•LDG适用于所有类型的电缆:低、中、高电压
•电缆无应力(线共振分析使用相对较低的5v信号)
LDG测试方法的有效性评估尚未完成，目前正在与Tan δ进行更多的对比测试。
图2:Delta-G (LDG)评估
结果-局部退化评估
线共振分析包括评估影响电缆阻抗局部值的任何局部退化的严重程度的算法。
一种归一化的退化参数被称为DNORM。DNORM参数(图3)可用于对退化程度进行分类，并确定异常是否需要立即采取行动(或解释)。此外，还利用DNORM的符号来检测阻抗变化的原因(如热降解、透湿等)。
图3:里拉®DNORM评价
结果-绝缘损伤的定位
以下是一些例子线共振分析测试结果。
热应力:150英尺(46米)长的低压双导体电缆用线共振分析．该电缆位于高温热源附近，在71英尺(22米)处，高温对电缆绝缘造成了损害。关键测试结果显示在签名图中，这是一个归一化图，反映了衰减效应(随着信号频率的增加而增加)。这个例子的签名图如图4所示。
图4:特征图-热压电缆
签名图的横坐标(x轴)表示连接测试引线的电缆长度
在原点。测试信号增益显示在纵坐标(y轴)上。增益表示在每个电缆位置的反射波和入射波之间的功率比(以分贝为单位)。的大小线共振分析测试信号提供了电缆暴露的潜在问题的信息。通常，高于已建立的阈值的签名信号识别要调查的区域。这些特征可以是拼接或绝缘退化区域。对所有线共振分析测试中存在与通过电缆的信号相关的峰值，在入口和出口点。如图4所示，信号尖峰出现在71英尺处，对应热损伤。
机械应力:用100英尺(30米)的24千伏电缆进行测试线共振分析．该电缆绝缘在两个位置有机械损伤:26英尺(8米)和59英尺(18米)。下图(图5)显示了26英尺(8米)处的电缆损伤。
图5:26英尺(8米)处24kV电缆机械损伤
如下图所示，电缆(A01-A03)所有三个阶段的签名图，线共振分析识别两个机械损坏的位置。
图6:特征图-机械应力电缆
辐射应力:用82英尺(25米)的电力电缆进行测试线共振分析．该电缆在24英尺(7.4米)处有局部辐射损伤。下图(图7)显示了局部辐射损伤的识别。
图7:局部伽马辐射应力电缆的特征图
带有热应力的系列电缆:两根82英尺(25米)的电缆串联在一起。当串联连接时，第一根电缆在33英尺(10米)处有热损伤，第二根电缆在129英尺(39米)处有热损伤。两根电缆在82英尺(25米)处连接。下面的LIRA®图(图8)显示了两个损伤区域以及电缆之间的拼接。
图8:特征图——两根热应力分别为10.1米和39.3米的电缆串联
SPLICE位置:评估了一根3800英尺(1160米)的电缆，其中包含多个接头，以确定接头的位置。所有电缆接头已定位。下图(图9)显示了剪接的位置。此外，由于对同一电缆的多相进行了分析，因此还对接头的状态进行了评估。
图9:签名图-剪接位置识别
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