LIRA宽频探索-铁路开窗之行

“天窗”

为了不影响旅客出行，铁路局规定在每天零点之后停止高铁运行，对其进行检修，这是对乘客以及检修人员的安全负责。高铁的检修时间一般是凌晨一点到四点，所以高铁最晚只能运行到12点。检修完毕后，凌晨5点对检修结果进行动态监测，开始不载人确认动车发车，安全无误的到达规定地点后，才开始载人运行。

背景

近年来，由于我国高速铁路的快速发展，使得了电力电缆构成的铁路贯通线路已被广泛应用，但因为实际电缆故障的状况比较复杂多变，容易影响的因素很多，如何有效的提升故障定位的精度和检测时间具有这十分重要的意义。

LIRA宽频阻抗谱测试系统

LIRA技术起初是由核电站电缆无损检测和状态评估方法的需要而提出的，它是一种无损检测方法，不会损坏电缆的任何部分或与电缆连接的任何设备，基于传输线理论，通过线路阻抗作为应用信号频率函数的估计和分析，测量出电缆的长度、接头位置、阻抗变化异常点，测试距离可从50米以内到300公里。设备是一款便携式电缆无损探伤测试系统，硬件与WS软件结合，形成了强大的电缆状态评估和缺陷定位系统，适用于几乎任何小于50米到数百公里的电缆测试，测试时间15s-60s。

特点

• 无损检测

• 测试电压只有5V AC

• 停电后只需拆除一端电缆终端

• 适合所有电压等级，测试长度可达50m到300 km

• 测试仪坚固便携，包括了缺陷测试软件、老化分析和仿真功能

• 测试时间短

• 可测量全长、接头位置、水树、进水受潮缺陷位置

原理

根据电缆等效模型，串联方向的电阻R，电感L，并联方向上的电导G，电容C，有其特定的电气参数，电缆受到了机械应力、进水受潮、电老化、热老化等外界因素的影响，势必会引起各参数的变化。因此，需要研究的是绝缘情况和绝缘介质材料的性能之间的关系，而实现这些研究，就需要利用工程数学对电气参数R、L、G、C进行建模，进行准确的分析。尤其是电容C，导致电缆阻抗的急剧变化。

其测试原理为：给定一个5V的电压，将阻抗频谱(振幅和相位)作为宽频带（0.1M-100MHz）的应用信号函数来计算和分析，基于高频共振效应的宽带频域的分析方法，对电缆细微变化非常敏感的电气参数（主要是绝缘介电常数、形状物理参数、电流方向、电流强度、电流湿度、绝缘缺陷等重要状态指标）进行检测，从而分析和计算出复杂的阻抗线性变化，定位出发生明显异常变化的缺陷点。

测试一厦门XX铁路

情况：

时间：2023年12月13日

地点：福建厦门

测试目的和情况：停电检修，电缆全长1600米，绝缘状况差，无法送电。

1. 电缆全长1556米，有三个中间接头，分别在：619米、654米、1264米。

2. 电缆在619米中间接头存在异常，疑似该位置存在两个中间接头，如不是两个接头，该位置存在双峰特征，建议实地勘察电缆该位置，找出阻抗变化原因。

现场解剖：

对619米处接头解体，该接头存在放电现象。

测试二：西安XX铁路

情况：

时间：2024年3月8日

地点：陕西西安

测试目的和情况：停电检修，电缆全长2778米，绝缘状况良好，设备演示，两侧终端均为拆开。

1. 电缆全长 2794 米，无中间接头。

2. 电缆三相均在 230 米、2596 米位置存在阻抗变化，疑似电缆弯曲或其他原因导致，建议定期复测观察该位置阻抗变化趋势。

3. 该线路 B 相在 756 米位置存在阻抗变化，但幅值较小，需关注。

4. 建议将该数据保存为指纹数据，下次电缆存在问题后，复测线路进行数据对比，及时找到问题缺陷。

情况：

电缆绝缘状况良好，建议将该数据保存为指纹数据，下次电缆存在问题后，复测线路进行数据对比，及时找到问题缺陷。

总结：铁路开窗检修时间短，工作量大，LIRA宽频阻抗谱测试系统具有检测时间短，测试效果明显等特点，能够大大缩短检修人员检修时间，为其他工作的开展提供了保障。