张炳钦
潍坊光明电力服务有限公司寿光分公司 山东寿光 262700
摘要：本文对电缆接头绝缘故障成因进行分析，包括接头质量不良、绝缘层受损、局部温度过高等方面，并提出几种科学高效的绝缘检测技术。力求通过采用接头联网检测、研发绝缘检测产品、应用超声波检测等方式，提高检测精度与灵敏度，降低检测成本，避免和减少接头绝缘故障发生。
关键词：电力电缆；接头绝缘；检测技术
引言：当前科技飞速发展，新型用电设备陆续诞生，在提高人们生活品质的同时，也使得用电需求增加，在无形中增加了供电压力与电缆故障概率，这对特殊场合来说造成的后果十分巨大。当前高压电缆在发电厂、变电站等场所广泛应用，其中电缆接头受损频率最高，急需采用科学高效的检测技术进行绝缘状态检测，并确保检测结果准确度，为电缆优化与供电系统升级提供参考依据。
1电缆接头绝缘故障的成因
据调查，在现有电缆故障中有超过80%为电缆接头受损所致，究其原因，主要因接头质量不良、绝缘层受损、局部温度过高所致，且有效的检测与维修方式较少，一旦发生绝缘故障，对人们生产生活带来诸多不利，主要成因如下。
1.1接头质量不良
在电缆接头制造中，对产品精密性提出严格要求，商家务必要完全遵循标准进行生产。但个别厂家过于追求经济效益或因赶工，导致所生产的线缆接头绝缘质量不良，外表存在微小瑕疵，在绝缘层中掺入杂质、接头附件密封不严密等等。在实际应用中，受外界恶劣条件影响，接头长期暴露在空气中，难免会渗入水分使其受潮，因未能预留充足的长度使接头处内缩，导致接头与绝缘管相接处出现缝隙。随着长期通电使用，缝隙处便会逐渐释放出微小电流，直至中间接头被彻底击穿。
1.2绝缘层受损
在电缆接头使用一段时间后，绝缘层经常受多种因素影响受到损坏，其效果与以往也有所差别，主要受工作环境、温度、受潮、化学腐蚀、外力碾压等因素影响，也可能在长期超负荷运行下，使接头原本的绝缘层受损、老化，进而导致绝缘性能受到不良影响[1]。
1.3局部温度过高
当电缆长期运行时很容易出现发热情况，尤其是在气缝不均匀时，可能导致局部温度过高，使电缆引发故障。同时，长期处于特殊环境下的电缆，在长期超负荷运行下或者铺设过于密集也会影响其散热性，使绝缘层寿命缩短。
2电缆接头绝缘状态检测技术的应用方法
2.1采用接头联网检测，提高检测精度
在绝缘状态检测中，最好是在通电情况下进行检测，以免受到电磁干扰，影响最终的检测精度。经过大量电缆材质测评，发现交联聚乙烯（XLPE）具有较强的绝缘性、安装较为便利、抗干扰性较强且寿命较长，可将其应用到接头绝缘状态检测中，具体措施如下。
（1）分量检测技术。当交流电经过树枝化电缆时，树枝可在正半周期内拥有正电荷、在负半周期中为负电荷，如若正负电荷比例不均，多余负电荷便会聚集在绝缘层上，再逐渐朝着树枝末端转移。在转移期间可陆续产生微弱直流电，导致放电不均匀。对此，可利用分量检测技术，依靠树枝末梢直流电对电缆绝缘状态进行判断。
（2）叠加检测技术。该项技术在联网检测中应用较为频繁，技术原理是利用互感器中性接与50V直流电压相连，使高压交流电与低压直流电相结合，对某段电缆中的绝缘电阻进行检验，由此判断材质是否老化受损。
根据判定标准，如若绝缘电阻的数值低于1000，则状态为“良好”；如若电阻值在100—1000之间，则为“正常”；如若电阻值在10—100之间，则为“异常”；如若电阻值超过10，则为“需要更换”[2]。
（3）局部检测技术。当电缆中某个区域电场强度达到击穿强度时，便会出现局部发电情况。根据检测原理不同，可将其分为电气测试、非电气测试两种类型。前者的灵敏度较高，但易受外界干扰；后者的抗干扰能力较强，但灵敏度较低，应结合实际情况选择最恰当的检测方式。以差分法为例，主要是将两个金属箔分别粘贴在中间接头绝缘外侧，利用绝缘垫圈将其分隔，中间与5检测阻抗相连，由此构成回路。当电缆一端发生放电反应后，便可得到局部放电信号，因噪声信号位于阻抗两侧无法压降，故而提高噪声抑制效率。
2.2研发绝缘检测产品，提高检测灵敏度
当前，国内外对电缆接头状态检测给予高度重视，并研发出一系列检测产品，将其应用到实际检测中使检测灵敏度得以提升。最典型的产品有两种，一种是超声波检测仪，在超声波技术基础上研发而成，利用STM32微处理器制作超声波检测仪，检测范围在80cm左右。该产品的设计思路是利用放大电路将超声波信号放大，再用滤波手段降低低频高配产生的干扰，使通带内幅频特性更加稳定，最后利用A/D转换到上位机，由此研制出检测装置。该装置的接收探头为27kHz，内核为STM32，有效检测距离为80cm范围内，具有灵敏度高、易于携带等特点。另一种是带有交叉互联线的绝缘接头检测器，该产品采用两个VHF钳形传感器，将其分别安装到XLPE接头两端，再与互联箱中UHF传感器相连接，如若两个传感器均可接收检测信号，便判定该信号是从电缆接头内传出，采集信号从传感器经过同轴电缆运输到示波器内，再从计算机中体现出来。该产品可判定电缆故障是否位于接头内部，可在投入运行的XLPE接头检测中高效应用。
2.3应用超声波检测，降低检测成本
与其他检测技术相比，超声波检测具有较大优势。该技术作为非入侵式检测法，不会对处于运行状态的设备产生不良影响，也无需对其断电检测，以免周期离线检测造成的不便；该方式的传播速度较快、方向性较强，能够对故障位置准确定位，节约检测时间，提高检测效率；该方法的成本低廉，原理清晰易懂，且受电磁干扰程度较弱，可有效控制测量误差。
采集多种相关资料对比研究，在超声波技术基础上设计出接头放电检测装置，该装置硬件部分由主机与传感器两部分构成。现场传感器设置在电缆接头位置，主机设置在监控室内，传感器信号经过光缆传送到主机。传感器由阻抗匹配电路、滤波电路、前置/后级放大电路构成；主机由上位机、DSP、外围电路构成。软件部分包括信号采集算法、上位机软件、滤波算法等构成。当电缆接头故障后，通过传感器对超声波信号进行检测，再利用信号探头进行接收处理。因信号与探头间带有间隔，且信号在传递期间易受到障碍物影响而减弱，加上信号自身较弱，导致信号采集难度增加。对此，可利用调理电路将信号放大处理，将其滤波后传递给外围程控电路，并A/D采样数字化，最后传递到上位机，对电缆接头故障情况进行判断。在上述理论引导下设计出绝缘状态检测装置，并结合实际情况对电源电路、采样程序、上位机等进行优化。经过实验室验证发现检测效果良好，具有较高的经济价值。
结论：综上所述，现阶段，电力电缆不再局限于地下输电供电，在船舶、飞机等多个领域得到广泛应用。在实际应用中，经常受接头质量不良、绝缘层受损、局部温度过高等因素影响，导致接头绝缘受损，影响电缆的正常使用。对此，可结合电缆接头特殊性，通过采用接头联网检测、研发绝缘检测产品、应用超声波检测等方式，有效预防电缆绝缘故障产生，充分满足当前供电需求。
参考文献：
[1]李书伟,曹涛.探讨特高压输电线路状态检测技术的应用[J].百科论坛电子杂志,2019,000(004):305.
[2]辛达戊.带电检测技术在GIS设备状态监测中的应用与实践探讨[J].大科技,2019,000(033):76-77.
作者简介：姓名：张炳钦（1989.03--）；性别：男，民族：汉，籍贯：山东省寿光人，学历：本科；现有职称：助理工程师；研究方向：电力施工。