电缆终端安装刀痕缺陷的局部放电特性分析

电缆终端安装刀痕缺陷的局部放电特性分析

戴文忠戴章戴超吴钰娟

（安徽伊法拉电力科技有限公司安徽亳州236800）

摘要：为了能够在电缆终端运行的第一时间可以有效的检查出安装刀痕缺陷，需要对其进行一系列典型的刀痕缺陷的相应设计。本文则通过对电缆终端典型刀痕缺陷的设计进行了相关的分析，并进行了局部放电测试，最后得出了相应的结论。希望本文关于电缆终端安装刀痕缺陷的局部放电特性的相关分析，可以为我国相关领域起到一定借鉴的意义。

关键词：电缆终端；刀痕缺陷；局部放电；放电频谱

1.电缆终端故障问题的概述

电缆终端故障问题多是由于其附件出现的问题而引发的，电缆附件在进行现场安装时出现的问题基本是因为操作人员的工作大意造成的，但是因为附件的体积一般很小，这种问题不容易被及时的查出，所以在初期进行耐压试验时都会试验合格。但是这种缺陷在电缆线路实际工作一段时间后就会将缺陷问题不断扩大，最后结果就是发生绝缘被击破的现象，如果缺陷十分严重甚至会产生爆炸燃烧等重大事故。所以，在对附件进行安装后如何及时发现缺陷是对整个线路安全运营来说最重要的问题。

本文根据对我国过往电缆终端运行的故障信息进行统计和分析，选定了两种比较普遍的刀痕缺陷。然后通过电缆附件的淘汰平台对实际工作过程进行一系列的模拟演示，然后利用技术手段对两种刀痕局部放电时所产生的时域和频域的不同特点进行分析，对两种刀痕的放电特征进行比较。

2.电缆终端典型刀痕缺陷设计

通过对我国过往案例的分析可以发现，在现场耐压试验顺利通过后，电缆终端在正常运行不久仍然出现故障，这主要是由于半导电层的横断处环切刀痕和纵向刀痕导致的。另外，据对现场考察结果显示对于剥离外的半导电层日常运行中，一般会应用的措施是先从横断处开始，然后围绕其中心点画圆切割。再利用设备向对外半导电层由中心位置纵向剖开，使得外半导电层成功脱离。但是在切割工作中，因为对切割的力度没有办法进行精准的掌控，所以会造成环切和纵切的刀痕缺陷。

3.局部放电测试和分析

3.1电热老化对局部放电造成的影响

在电热老化的实验装置上实行对电缆终端连续120h的老化实验后，此时可以观察到放电信号开始出现显示，但是信号检测放电值比较低，在这种情况下一般难以得到数据统计的有效结果。所以在此基础上，对电缆终端实行二次老化直到240h。此时，全部电缆终端都可以检测出比较明显的放电信号。从实验的结果可以看出，具有刀痕缺陷的PD在进行老化实验时会较快的发生作用，从而可以得出在实际工作中刀痕缺陷PD会在极大程度上对绝缘造成第一时间的破坏。在过往的PD检测中也可以看出，每种刀痕缺陷都具有自己独特的放电特征。所以为了对两种不同缺陷的放电特征进行比较，下面开始进行进一步的分析检测。为了在实验中方便对二者进行直观的比较，下面对全部采用对电缆终端进行老化240h后的相关信息。

3.2关于环切刀痕的局部放电

本实验应用数字示波器，以单独触发的形式对全部缺陷的放电形式进行多次循环的放电统计。通过对统计结果进行分析，观察出在相同缺陷进行放电时波形器内波形的前进时间、所保持放电的时间和不同振荡的方式大致上是稳定状态，放电的不确定性表现在脉冲幅值的振动上。所以，在试验过程中需要认真观测对PD频率产生作用的的上涨时间、保持的时间范围、振荡的具体呈现图形等，把放电幅值的大小作为PD是否强烈的参考数据。环切刀痕缺陷放电的波形图，每记录一百个采样点耗费时间为20ns，放电之后发生第一次脉冲的时间耗费大概保持在2.5-3.0ns，第二次发生脉冲的上涨时间为1.0-1.5ns。实验呈现为多次上涨至峰值的振荡图案，放电时间一共持续了120ns以上，且呈现缓慢下降的趋势。但是因为波形图现实前期有多次达到峰值，而且每次到达的时间并不一致，所以得出结论，环切刀痕的放电频率非常多样化。

3.3关于纵向刀痕的局部放电

图3为纵向刀痕的单次放电波形图，该图呈现为振荡逐渐衰减的形式且只有一次达到峰值。每次放电脉冲进行上涨时间大致会保持在2.5-3.0ns，放电时间一般保持在45-55ns，每次放电时间无法长时间保持，在临近结束时呈现非常快的下降趋势。可以应用对环切刀痕进行检测时的同一个采样次数，对纵向刀痕处所产生的信号采用频域聚类分析，得出的结果如图4所示，可以明显的看出与环切刀痕不一致。而且因为二者是在同等环境下进行实验，所以两处刀痕在图中噪声分类子集的呈现范围是一致的，基本全部集中在a区域和b区域。

图3纵向刀痕的单次放电波形

图4包含纵切刀痕的终端出信号的频域分类

3.4对两种不同的刀痕缺陷进行相关比对

如果只是单一的对其中一种刀痕缺陷的PD特征进行分析，将无法确定刀痕缺陷与放电特性之间的具体联系。所以必须通过两种或两种以上的刀痕缺陷PD特征进行比对，才可以对放电特性进行深入的探讨。在实验中会发现，如果保持在同等电压下，纵向刀痕缺陷的放电强度会远小于环形刀痕缺陷的放电强度。而且环形刀痕较纵向刀痕的放电中包含的高频程度会远大于它，且分散的范围更加广阔，很少有集中在一起的时候。对比来看，纵向刀痕频率分布并不一致，高低之分以非常直观的形式呈现出来。这说明纵向刀痕有可能在逐渐接近半导电层处的分支出就率先进行放电，因为一般呈现为单独的点进行放电，所以电场也会在一定程度上减小。综上，纵向刀痕缺陷放电幅度会比较小，而且频谱十分单一。

4.关于两种刀痕缺陷放电特征的总结

4.1时域频域特注差异明显

纵向刀痕和环形刀痕局部放电信号不一致，尤其是时域频域特征差距十分明显，它们可以为刀痕缺陷的判别提供一定的参考价值。

4.2放电特征的区别

纵向刀痕的放电特征与其内部比较一致，而环形刀痕放电特征比较丰富。

4.3关于安装工艺

刀痕缺陷对绝缘的破坏需要耗费一定的时间，在在实际运行一定其先后必须要进行PD检测确认是否存在刀痕缺陷。

结束语：

本文对电缆终端故障问题、电缆终端典型刀痕缺陷设计等问题进行了相关阐述，利用电热老化和检测装置对缺陷局部的放电特征进行了系统性的分析并得出了相关结论。希望可以为我国关于电缆终端安装刀痕缺陷的局部放电特性的研究上做出一些贡献。

参考文献：

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[2]高元生，赵庆杰，杨利彬，陈强，吴科，周凯.35kV电缆终端常温下两种刀痕的局部放电特性[J].电测与仪表，2017，（1）：35.