冷缩电缆中间接头

冷缩电缆中间接头（精选4篇）

冷缩电缆中间接头 篇1

电缆冷缩中间接头因电缆剥切长度较短, 对施工环境、工艺质量要求更加严苛, 常常因施工者的一些不规范施工习惯, 导致留下隐患。笔者现将在实践中总结出的10 k V电缆冷缩中间接头制作注意事项和施工管理经验作简要介绍, 供同行参考。

1 10kV电缆冷缩中间接头制作注意事项

(1) 注意施工环境。天气晴朗, 空气干燥, 相对湿度不超过70%, 温度10—30℃。施工场地清洁, 无扬尘、纸屑等, 必要时搭施工挡风棚。严禁在雨中、大雾中施工, 否则会有杂质和水分侵入。

(2) 注意附件的保质期。中间接头附件保质期国产型一般为1年, 进口型一般为2年。选购的关键是选择经长期实践检验的优质产品, 而不是追求“低价中标”, 也不要大量购进附件存放于仓库, 导致过期或因保存不当引起质量下降。另外, 要保证附件弹性良好不松弛, 要注意电缆类型和截面积, 选择合适型号的附件。

(3) 注意剥切深度。剥切电缆半导体屏蔽层时, 不能在主绝缘层表面有任何划痕。如果不小心造成轻微细痕, 要用专用细砂纸轴向打磨, 不能来回打磨, 且应均匀涂少量硅脂, 以免积存空气影响电场均匀分布。

(4) 注意制作时间限制。尽量缩短各绝缘层暴露在空气中的时间, 施工过程不间断, 减少水分、灰尘等侵入, 否则会影响接头质量。施工人员应当提前熟悉制作步骤, 准备好工具材料, 制作时间一般控制在1 h内。制作完成后需静置30 min才能移动电缆, 使冷缩附件结合紧密。

(5) 注意保持清洁。电缆半导体屏蔽层剥切后, 应用专用清洗剂沿轴向轻擦主绝缘层残留物。清洗纸不能重复使用, 且不能碰到半导体屏蔽层, 否则主绝缘层粘附杂质会引起闪络放电。

(6) 重视电缆芯连接管连接工艺。导体表面和连接管内表面应涂有导电膏。用钢丝刷去除金属表面氧化膜以减少接触电阻。压接时用压钳压接3次, 3道压痕错位30°。连接管如有变形、棱角、毛刺, 应用锉刀、砂纸打磨光滑, 否则会造成局部电场集中、电场畸变, 产生尖端波形放电。注意不能让金属粉屑落在主绝缘层上, 连接管要单独清洁。还要保证连接管上的半导体屏蔽层连通, 保证半导体内屏蔽的连续性, 使连接管处的电场均匀分布。压接后的接头电阻值应小于同截面积导体的1.2倍。铜导体接头抗拉强度应大于60 N/mm2。

(7) 防止接头进水受潮。应力冷缩管安装偏离中心线、套管端口两端没有涂硅脂、两端没有用正确方法包绕防水带等, 都是导致接头受潮的重要原因。预防措施: (1) 应力冷缩管的中间标线应与压接管的中线严格重合, 以均匀分散电场应力。 (2) 半导体屏蔽层和主绝缘断口搭接处的间隙、半导体屏蔽层和主绝缘表面应均匀涂抹硅脂, 且要防止局部硅脂干化后产生间隙, 导致冷缩管与主绝缘表面有间隙, 引起局部电场不均发热。如果故障时发现有电树枝爬电痕迹, 就是上述原因。 (3) 包绕专用防水带。一是在收缩后的各相绝缘套管的两端口处包绕半导体专用防水带, 要不小于接头体端部直径, 起到轴向防潮目的。二是以1/2重叠的方法, 以适当拉力, 从接头一侧缠绕到另一侧与半导体屏蔽层搭接, 接着反方向再重复一次, 每次都要用清洁剂清洁后的手掌进行一遍紧握, 使其充分粘合。

(8) 严格控制半导体屏蔽层剥离长度。如果不按毫米级标准长短剥离且断口不整齐, 没有进行倒角 (不能是铅笔头型, 严格45°角) 平滑过渡处理的话, 电场畸变强度比正常情况下要大数倍, 时间一长, 加上线路接地过电压、短路大电流的冲击, 很容易发生绝缘局部放电击穿现象。

(9) 注意接头的密封和机械防护。不能直接地埋, 要防止接头内渗水或进潮气, 应有接头保护槽或装设水泥保护盒。有电缆沟的也要采取保护措施, 尤其要有杜绝积水浸泡或电缆沟坍塌砸压的保护措施。

2 10kV电缆冷缩中间接头施工管理建议

(1) 电缆冷缩中间接头制作必须有质量控制措施和责任人质量跟踪考核措施, 也可以采用施工全程录像的方式备案备查。

(2) 电缆接头施工, 应有相对固定的班组和专职人员, 施工人员要经过相应的培训和跟班学习。尤其是施工班组刚组建时, 要经过电缆接头附件厂家实地培训和在上级公司电缆班跟班学习1年以上。

(3) 对于运行的冷缩电缆中间接头, 特别是运行2年以上的, 要开展电缆振荡波局部放电测试, 及时发现和消除隐患。一般来说经过两个四季更替, 有制作隐患的, 显露出来的概率较大。

(4) 对已经出现的电缆冷缩中间接头故障, 要进行接头内部拍照和故障分析, 从工艺角度、施工方法、环境因素等方面仔细分析原因。例如要注意接头表面的击穿点, 并不全是放电的起始点, 也许是从冷缩管与主绝缘的交界处这一绝缘薄弱点爬电, 然后贯穿到整个表面, 短路发生时电弧从最短距离、最小电阻点放电接地引起。当找到真正原因后, 要不断修订完善电缆接头施工质量控制程序和相应标准。

冷缩电缆中间接头 篇2

元宝山煤矿是露天煤矿, 其外部供电方式主要以电缆线路为主, 供电的设备分布广、战线长、电缆接头多、电压等级高, 经统计全矿共有25k V供电电缆线路近30km, 6k V供电电缆线路近70km, 主要是橡套电缆, 有少数的交联聚乙烯和聚氯乙烯电缆, 电缆接头有近200个, 原来的电缆接头只有少数交联聚乙烯和聚氯乙烯电缆采用热缩工艺, 个别电缆采用热硫化工艺, 而绝大多数的电缆接头主要采取干包的工艺, 这些处理工艺各有利弊, 有些工艺是处理方便快捷, 造价低, 但故障率高, 安全性差, 供电不可靠, 如遇到雨雪天气更是连连出现“冒炮”的事故, 给生产和生活的正常进行带来很大的影响, 同时存在着严重的安全隐患;有些工艺是能保证安全可靠, 但制作工艺复杂, 处理时间长;有的工艺还需要动火。为保证原煤生产和居民生活的正常进行, 必须保证该矿约100km高压供电电缆的安全可靠供电, 针对上述电缆接头存在的问题探索对高压电缆的接头制作工艺进行改进。

2 改进的工艺方式、原理及优点

结合元宝山露天煤矿高压电缆多数都是橡套电缆, 且采用沿胶带机架固定敷设方式的实际情况, 对高压电缆接头改进为冷补和冷缩相结合的制作工艺。

冷补即外护套采取安装模具灌注2130电气绝缘树脂胶的技术工艺。2130电气绝缘树脂胶是一种特殊的阻燃性聚氨脂, 特别能承受矿井电缆、移动电缆所处的恶劣条件, 与原有电缆护套粘接力强、坚硬并有柔韧性, 并具有绝缘性能。此种外护套修补工艺具有如下优点:

(1) 安装无需专用工具, 简便快捷。 (2) 不用动火, 处理时间短, 安全可靠。 (3) 对电缆本体有持久的径向压力, 与电缆同“呼吸”, 密封防水性能良好, 保证长期可靠运行。 (4) 模具通用并可重复使用, 一种型号适用多种电缆线径, 可以减少库存节约成本。 (5) 接头处理场所不受限制, 可以在车间处理, 也可以在工作现场处理。 (6) 绝缘密封性好, 故障率低。

冷缩即对电缆内部芯线的绝缘和密封采取用硅橡胶冷缩的工艺, 因为其冷缩管具有弹力, 只要抽出内芯尼龙支撑条, 可紧紧贴服在电缆上, 不需要使用加热工具, 具有如下优点: (1) 电缆冷缩管是由绝缘性和高弹性的硅橡胶制作而成, 安装后始终保持对电缆本体合适的径向压力, 使内界面结合紧密, 不会因电缆运行时的“呼吸”作用而产生电击穿。 (2) 具有体积小、现场施工简单方便且能与电缆始终保持同步热胀冷缩等优点, 供电可靠性高。 (3) 冷缩电缆靠的是弹性压紧力, 不会因为弯曲、挪动而出现附件内部层间脱开的危险情况。 (4) 安装时无需动火或特殊工具, 安全可靠, 省时省力, 不需要使用加热工具。 (5) 抗污垢、耐老化、密封性能好, 具有优越的耐寒耐热性能。 (6) 密封胶粘接各连接部位, 实现整体密封, 杜绝并避免因大气环境造成的运行事故。

3 简单制作工艺介绍 (以6k V电缆为例, 见图1)

3.1 电缆预处理

(1) 将电缆置于预定位置, 分别把两端电缆锯齐, 去除电缆护套300mm长。

(3) 用80#砂纸打磨距护套口250mm的区域, 并且清洁干净。

(4) 去除电缆填充材料, 在距导体端部110mm处绕包两层PVC胶带。

(5) 将屏蔽铜丝反折在PVC胶带上, 放置平直, 留出20mm长, 用PVC胶带绕包。

(6) 去除色码带或半导电层, 在金属屏蔽口前留出6mm。

(7) 按照连接管的一半加6mm长去除电缆主绝缘, 打磨并清洁电缆主绝缘。

(8) 在主绝缘端部削铅笔头20mm, 并用120#砂纸打磨、修平。

3.2 导体连接

(1) 将冷缩绝缘管套入电缆一端。 (2) 采用合适的连接管、压接工具和模具进行压接。 (3) 用半导电带填充连接管上的压坑, 然后在连接管上和露出的导体上半重叠绕包半导电带一个来回, 与电缆主绝缘的铅笔头搭接2mm。

3.3 电缆主绝缘

(1) 半重叠绕包高压绝缘胶带, 从一端电缆主绝缘铅笔头处2mm开始, 包至另一端相同位置, 依次来回绕包, 直到连接管处外径等于电缆主绝缘的外径。 (2) 把冷缩绝缘管移至连接处当中, 逆时针抽去芯绳, 使其收缩。 (3) 在冷缩绝缘管端部半重叠绕包高压绝缘胶带, 包至电缆主绝缘上, 形成一个平缓的过度, 并延伸至电缆外屏蔽上2mm, 依次来回绕包, 再在冷缩绝缘管上半重叠绕包高压绝缘胶带一个来回。 (4) 半重叠绕包半导电胶带, 从一端电缆铜屏蔽带上12mm开始, 包至另一端铜屏蔽上。 (5) 将先前套入的铜屏蔽网套展开, 用恒力弹簧将其固定在电缆铜屏蔽带上, 用PVC胶带把恒力弹簧和铜网套边缘包住。

3.4 接地连接线

采用合适的连接管、压接钳和模具将接地线连接, 用PVC胶带把整个接地线包覆住。

3.5 安装分隔网带

(1) 绕包PVC胶带, 在指定位置包上分隔网带, 高度比电缆外径和中间连接部分外径最大者高出一层。 (2) 撕开网带末端并将其固定。

3.6 安装模盒

(1) 检查模盒, 将电缆摆直, 模盒置于中间位置, 灌胶口朝上, 卷紧模盒, 将模盒边折叠好, 折边必须保持直线以便密封。 (2) 如果电缆外径较小, 可以根据实际尺寸调整模盒宽度, 再重新放置模盒, 轻轻移动模盒以防分隔网带堵住灌胶口。 (3) 将漏斗底座放在灌胶口上, 用固定带扎紧。 (4) 把模盒边缘在电缆上卷紧, 从电缆护套上12mm处开始半重叠绕包PVC胶带把整个模盒的锯齿边包覆住。 (5) 在底座上装上漏斗。

3.7 灌胶 (见图2)

(1) 把2130树脂胶从漏斗处灌入, 灌至漏斗处呈半满状态。 (2) 检查漏斗处树脂是否固化。

3.8 脱模

(1) 先将漏斗拿掉, 拆掉固定带和漏斗底座。 (2) 用刀将灌胶口上突出部分修平整。 (3) 把两端PVC胶带松掉。 (4) 由两边向当中慢慢拆下模盒。

3.9 制作完成 (见图3实物图)

4 应用效果

(1) 经过对元宝山露天煤矿25k V和6k V电缆接头制作处理后, 并对制作后的电缆头进行48小时浸水耐压试验, 结果达到合格标准, 现场运行安全可靠, 能够达到一次投资终身受益的目的, 实现了一劳永逸。 (2) 经近两年来的运行统计, 电缆接头故障由原来的每年20-25次降至现在的每年1-2次, 基本实现了零故障, 故障率大大降低。 (3) 应用后取得了可观的经济效益, 从投入的材料、人工等直接损失及中断供电造成的间接损失分析, 据测算每年可节省约50万元, 从避免电气事故造成的间接损失分析节省的费用更是无可估量。 (4) 此项技术工艺得到了现场工人、工程技术人员及主管领导的一致认可, 认为是一项适合元宝山露天煤矿实际的高压电缆接头制作工艺, 可以在该矿不断推广应用。

5 小结

从以上的论述分析可以看出, 冷补冷缩技术工艺结合了冷补和冷缩的双重工艺的优点, 制作出的电缆中间接头与原电缆的结构及性能基本一致, 既保证了高压电缆内部芯线的绝缘密封性, 又保证外部护套的有效衔接可靠性。无论在性能方面、安全方面和技术方面都很实用, 从技术角度分析, 此项技术工艺满足了高压电缆接头绝缘性、密封性、连接可靠性、机械强度性的“四性”要求;从安全角度分析, 此项技术工艺制作后的接头不易漏电、爬电、短路, 确保了作业人员和设备的安全, 既保证了供电的安全可靠, 又保证了质量标准的达标, 对元宝山露天煤矿原煤生产和剥离的正常进行奠定了坚实的动力基础, 创造了可观的经济效益, 很适合该矿固定敷设高压电缆接头的应用。

摘要：针对元宝山露天煤矿高压电缆接头存在的问题和造成的影响, 探索改进了冷补和冷缩相结合的双重制作工艺, 本文分别从接头工艺的方式、原理、优点、制作方法、应用效果等方面全面进行阐述, 保证了高压电缆接头连接的安全可靠, 保障了供电, 提高了生产效率和经济效益。

关键词：高压电缆,接头工艺,应用效果

参考文献

[1]阎士琦, 阎石.10k V及以下电力电缆线路施工图集[M].中国电力出版社, 2008.

[2]佟浚澄, 张学成, 訾贵昌, 伍斌.矿山供电[M].中国矿业大学出版社, 1995.

电缆中间接头低阻值故障原因分析 篇3

110kV文东线电缆分4段敷设,电缆型号为YJLW03-64/110-1×800。检测电缆外护套阻值后,发现文华站至四村户外场段电缆有多段电缆外护套阻值不合格,其敷设形式和各段电缆外护套阻值如图1所示。

2 故障测寻

对电缆施加脉冲电压后,发现其泄漏电流值在50mA以上,属低阻故障。先后用电桥法和跨步电压法都没能确认故障点,但对电缆施加脉冲电压时,脉冲信号发生器(MFM-51)显示#2井处的泄漏电流突然下降,此时只有#3接头井处在拆金属外护套的接地线。

因为测量外护套的阻值需先拆除金属外护套的接地线,然后用兆欧表测量金属外护套与大地间的阻值(即为电缆外护套的电阻值),所以在检测Ⅱ段的外护套阻值时,Ⅲ段电缆金属外护套接地与否都不应该对Ⅱ段外护套的电阻测量有任何影响。为验证Ⅱ段外护套的测量阻值与Ⅲ段金属外护套的接地是否存在直接联系,我们用兆欧表分别作了两个测试:Ⅲ段金属外护套接地时,测得Ⅱ段外护套阻值为0;Ⅲ段金属外护套不接地时,测得Ⅱ段外护套阻值为0.2MΩ。

通过这两次对比检测,确认#2中间接头处的金属外护套绝缘不正常。查看该电缆头后确认:绝缘接头内部连通,出现了结构性的缺陷;绝缘接头对地绝缘不合格(0.2 MΩ)。这两种情况正是导致在Ⅱ段电缆路径上找不到泄漏电流,而在#2中间接头处有极其微弱泄漏电流的原因。

对比初始测量值,可以断定Ⅱ、Ⅲ段的金属外护套原本没有完全连通(至少有0.2MΩ的绝缘值),是由于查找故障时施加1.5kV脉冲电压被击穿而贯通。

由于图1中Ⅲ、Ⅳ段的三相电缆外护套的测量阻值完全相等,因此怀疑第Ⅲ、Ⅳ段的三相电缆的金属外护套也连通。用兆欧表检查,发现Ⅲ、Ⅳ段的A、C相电缆的金属外护套确实连通。

3 中间头故障原因分析

在电缆运行时,为了降低电缆金属外护套上的感应损耗(电压、环流),要求把电缆金属外护套分段,然后通过金属外护套交叉互联的方式来达到电缆相位位置互换的效果。文东线的电缆中间接头的内部主要结构如图2所示。

由图2可知,导致中间接头金属外护套连通的原因有:同轴电缆因自身缺陷(图2中圈1处绝缘损坏),导致内、外线芯导通;同轴电缆内、外线芯分离处(图2中圈2处)损坏,导致内、外线芯导通;由于水份侵入,加上外壳内部的填充胶存在缺陷,导致同轴电缆的内、外线芯通过爬电通道连通,如图3所示。

冷缩电缆中间接头 篇4

交联聚乙烯( XLPE) 电缆具有敷设容易、耐高温、绝缘性能优良和运行维护简便等特点,在配电网中被广泛应用［1 － 3］。但随着运行年限的增长,由XLPE电缆及接头绝缘损坏等问题引起的电力故障和事故也在不断增加［4 － 5］,因此,电网运行单位对运行中的XLPE电缆绝缘劣化状况一直重点关注［6 － 7］。

目前,中、高压XLPE电缆接头主要为硅橡胶绝缘预制型电缆接头［8］。预制型电缆接头在生产和安装的过程中,存在接头内混入杂质或半导电层尖端突起等现象,因而引起电场集中或绝缘缺陷［9］,在长期电压作用下易导致绝缘故障。因此,电缆中间接头是高压电缆绝缘的薄弱环节和典型运行故障部位［10］。而局部放电则是造成XLPE电力电缆绝缘破坏的主要原因［11］; 另一方面XLPE电力电缆的绝缘状况与其局部放电量密切相关,局部放电量的变化预示着可能存在着影响电缆稳定运行的缺陷［12］,因而能够较为全面、灵敏地反映电气设备的绝缘状况［13］。目前国内外专家学者以及IEC、IEEE、CIGRE等国际权威电力组织一致推荐局部放电试验作为评价XLPE电力电缆绝缘状况的最佳方法［14 － 15］。因此,开展电缆中间接头的局部放电检测的研究,对于维护电力电缆安全稳定运行具有重要的理论意义及实用价值。

对于局部放电检测,传感器有外置式和内置式两种。内置式传感器需要把传感器置入在电缆中间接头中,这需要在敷设电缆时安装实现,而对于已经投入运行的电缆很难实施。并且,传感器置入电缆中间接头内,电缆中间接头的电场分布会受到影响,如果安装位置不当反而会使电缆中间接头发生故障［16］。而对于外置式传感器,由于电缆及其接头屏蔽层的作用,信号很难辐射出来。虽然可以通过电缆接头的接地线向外辐射,但是信号衰减严重。经研究发现,用于三相交叉互联的电缆中间接头的屏蔽层是断开的,因此电磁信号可能通过屏蔽层断开处辐射出来。但高频电磁波信号在空气中传播时衰减迅速,传感器安装位置不同接收到信号的大小有很大不同。因此研究接头外辐射出的电磁场信号的分布特点,确定接头外信号最强处,有利于更准确的现场测量。

因此,本文首先利用电磁仿真软件HFSS对上述电缆接头建立了仿真计算的三维模型,分析了在电缆接头内部发生局部放电时,激发的电磁波信号的强度及其分布特点。不但检验了电磁信号可以通过屏蔽层断开处辐射出来,而且确定了接头外信号最强处,为外置式高频微带传感器安装位置提供了指导。然后制作了外置式微带传感器,利用其在某电缆线路投运前的交流耐压试验中进行了电磁波检测。现场检测验证了仿真结果: 电缆内部局部放电产生的电磁波可以通过电缆接头屏蔽层断开处辐射出来; 在电缆屏蔽层断开处、靠近接地线的一侧,辐射出来的局部放电信号最强。

1 高频微带传感器

为接收局部放电产生的高频电磁信号,需研制合适的传感器。合理设计传感器,保证高的灵敏度和宽的接收频带是实现电缆局部放电检测的关键。本文采用的传感器基于微带贴片天线理论。微带天线应用于100 MHz至100 GHz的宽广频域范围内,具有体积小、重量轻和剖面薄等特点。微带天线在卫星通信、遥感等领域已得到广泛应用。近年来,在GIS及电力电缆局部放电检测中也得到越来越多的应用。

微带天线是将导体薄片贴加在带有导体接地板的介质基片上而形成的天线。在接地板与导体贴片之间能够激励起电磁场,并通过二者间的缝隙向外辐射。当导体贴片为圆形、圆环形或矩形薄片等规则形状的面积单元时,该种微带天线被称作微带贴片天线,其结构如图1 所示。

下面以图1 中的矩形微带天线为例,讲述微带贴片天线的基本工作原理［17］。贴片的尺寸为a* b,介质基片的厚度为h,hλ0,λ0为自由空间波长。微带贴片可看作为宽为a长为b的一段微带传输线,因其终端a边处呈现开路,将形成电压腹波。一般取b≈0. 5λm,λm为微带线上波长,于是在另一端也呈电压腹波。此时贴片与接地板间的电场分布如图2 所示。

由图2 可知,电场可以分解为水平于接地板方向及垂直于接地板方向。两开路端的垂直分量的方向相反,水平分量的方向相同。因此,电场的水平分量产生的场相叠加,垂直分量所产生的场相抵消。所以,矩形微带天线的主要辐射产生于沿两条a边的缝隙,这两条边称作辐射边。研制的基于微带贴片天线的传感器如图3 所示。

图3基于微带贴片天线的传感器

2 仿真分析

2. 1 电缆接头三维仿真模型构建

为了有效分析局部放电电磁脉冲的传播特性,需要构造电缆中间接头三维仿真模型。通过收集国内电缆附件公司的资料及相关标准,对其中典型的电缆中间接头构建了三维仿真模型,如图4 所示。

图4电缆中间接头的三维仿真模型

其中,电缆由铜导体、内外半导电层、绝缘、金属护套组成。电缆中间接头主要包括金属连接套管、半导电屏蔽、橡胶应力锥、硅橡胶主绝缘等。其中防水层为非阻磁绝缘材料,将其简化为空气层。

2. 2 激励源的设置

本文采用脉冲高斯函数型激励来模拟电缆接头中的局部放电的激励电流源［18］,高斯函数的公式为:

式中I0为脉冲电流幅值,σ 为衰减时间常数。设电流脉冲幅值为10m A,t0取0. 5 ns,σ取0. 15 ns。此时的电流脉冲波形如图5 所示。

2. 3 电磁仿真分析

复合介质沿面放电是电缆中间接头中最常见的放电类型,因此本文把激励源设置在XLPE绝缘与中间接头内部硅橡胶交界面上［19］,设置的激励源脉冲宽度为1 ns,脉冲的峰值为10 m A,位置如图6 所示。设置好求解方式、网格设置等后,便可利用HFSS提供的时域仿真器进行时域内的仿真。

在时域内,当t = 1 000 Ps时,电缆接头内及周围的电场分布图如图7 所示。

磁场分布图如图8 所示。

可见此时激励源激发的电磁场刚刚开始传播,并未传播到电缆接头外。接头内激励源附近的电磁场较大。

当t = 2 000 Ps时,电缆接头内及周围的电场分布图如图9 所示。磁场分别图如图10 所示。

由图可知,此时电磁场已经通过屏蔽层断开处辐射到电缆接头外。为了确定传感器的具体安装位置,需设置一探测线来观察此线上不同点的电磁场强度。因高频电磁波信号在空间传播过程中会产生较大衰减,信号最强处应靠近电缆接头,因此探测线紧贴电缆接头外壁。结合电缆接头的圆轴形对称结构特点,最后确定的探测线如图6 中所示,信号最强处在线上的某一位置。通过此线可得到线上不同位置处的电磁场变化曲线。在设置时取此线上的均匀的5 个点,得到的电场、磁场变化曲线如图11、图12 所示。

由图可知,显示的归一化距离= 0 的线比其它的线代表的电场分布、磁场分布更强,是传感器的理想安装位置。此线代表点的位置为靠近接地线的一侧、电缆屏蔽层断开处,即探测线的最左处。

Measurement & Detecting Technic

通过以上结果可知: 电缆接头内部发生局部放电时激发的电磁波能通过电缆中间接头屏蔽层断开处辐射出来,因此可以采用外置式高频微带传感器进行电磁波信号的检测; 电缆屏蔽层断开处、靠近接地线的一侧,为传感器的最佳安装位置。

3 现场实测

根据国标GB/T12706. 3 - 2008 规定,电缆在投运前需进行交流耐压试验,交流耐压试验成为电力电缆交接和预防性试验的主要手段。而脉冲电流法作为目前较为灵敏的局部放电检测法,早已经成为一种成熟的检测方法,随着交流耐压试验的普及,脉冲电流法也更加广泛地应用到电力电缆局部放电检测中去。而进行交流耐压试验时,试验电压为运行电压的两倍,由于超过了正常运行电压,所以合格的电缆接头也可能发生局部放电,但根据国标规定被试电缆接头产生的局部放电量不应超过10 PC。

为了验证本文的仿真结果,在某电缆线路投运前的交流耐压试验中进行了检测,检测系统分为传统的脉冲电流法检测及基于高频微带传感器的电磁波检测。检测系统原理框图如图13 所示。

将传感器安装在仿真所确定的电缆接头的最佳位置,现场安装图如图14 所示。

系统安装完毕后,脉冲电流局部放电检测仪( 下文简称局放仪) 显示的背景局放量约为1. 8 PC,高频电磁检测系统未显示任何明显的脉冲信号。之后进行加压试验,当加到2 倍运行电压时,局放仪检测到脉冲信号,显示的放电量约为6. 4 PC,高频电磁检测系统检测到局部放电脉冲信号。在最佳安装位置,高频微带传感器测得的波形图如图15 所示。

其峰峰值为53. 8 m V。传感器在周围其它同样靠近电缆接头外壁但非最佳安装位置处,测得的波形图如图16 所示。

其峰峰值为26. 9 m V。

对比所测结果可知,二者的背景噪声信号基本相同,但传感器在仿真得到的最佳安装位置处测得的局部放电脉冲信号比其它位置更强。

4 结束语

本文利用电磁仿真软件HFSS对典型的电缆中间接头构建了三维仿真模型,据此进行了电缆中间接头局部放电的电磁仿真,研究了接头外辐射出的电磁场信号的分布特点。为验证仿真结论,在某电缆线路投运前的交流耐压试验中进行了电磁波检测。结论如下:

1) 电缆内部局部放电产生的电磁波可以通过电缆接头屏蔽层断开处辐射出来。

2) 在电缆屏蔽层断开处、靠近接地线的一侧,辐射出来的局部放电信号最强,是传感器安装的最佳位置。

摘要：电缆中间接头局部放电是导致交联聚乙烯(XLPE)电力电缆事故的主要原因,因此必须进行电缆中间接头局部放电的研究。电缆接头屏蔽层对高频电磁波信号有屏蔽作用,高频电磁波信号在空间传播过程中还会产生较大衰减,针对用于三相交叉互联的电缆中间接头屏蔽层是断开的这一特征,进行了电缆接头局部放电的建模、仿真和现场检测。首先,利用高频结构仿真器(High Frequency Structure Simulator,简称HFSS)建立了电缆接头的三维仿真模型,分析了在电缆接头内部发生局部放电时,高频电磁波信号通过屏蔽层断开处辐射出来的强度及其分布特点,验证了采用外置式微带传感器进行电缆接头局部放电检测的可行性。然后设置了电磁场探测线,生成了此线上不同位置处的电磁场变化曲线,分析了不同曲线的幅值情况,得到了信号最强的传感器最佳安装位置。最后,根据微带贴片天线理论,制作了外置式微带传感器,在某电缆线路投运前的交流耐压试验中进行了电磁波检测,验证了仿真结果。