摘要：硅橡胶绝缘预制型电缆接头由于外半导电层存在尖端突起而引发绝缘故障的现象时有发生，探寻此类绝缘缺陷局部放电发展变化的规律，可为在线评估缺陷严重程度提供依据。在 35kV 电缆预制型接头上设置尖刺缺陷，使用逐级升压法激发出缺陷的局部放电信号并加速缺陷劣化，在劣化程度加剧后保持外施电压恒定直至绝缘失效。记录并分析了缺陷开始劣化直至绝缘失效全过程的局部放电信号，生成了单位时间内局部放电能量随试验时间的变化曲线。基于局部放电能量的发展变化规律，将局部放电发展全过程划分为 5个阶段，得到了各阶段局部放电相位特征谱图，在此基础上提取了 3 个局部放电特征量。研究结果表明，在尖刺缺陷局部放电的发展过程中，相位特征谱图的形貌特征发生变化，3 个特征量呈现单一增大的趋势，且在局部放电后期陡然增大，通过对局部放电相位分布特征及特征量变化趋势的综合分析，可以更加准确的评估尖刺缺陷的严重程度。
关键词：电缆接头；硅橡胶绝缘；尖刺缺陷；局部放电；绝缘劣化；状态评估
硅橡胶绝缘预制型电缆接头是目前中、高压XLPE 电缆接头的主要型式。但是，预制型电缆接头在生产和安装过程中，不可避免地存在杂质或半导体层尖端突起等现象，从而引起电场集中，产生绝缘缺陷，在长期电压作用下导致绝缘故障。局部放电是绝缘缺陷的重要表征，也是促使绝缘劣化的主要原因之一，测量设备局部放电能够及时、准确的掌握设备绝缘状态。国内外的专家学者以及 IEEE、CIGRE 等国际电力权威机构组织一致推荐局部放电试验是XLPE 电缆绝缘状态评价的最佳方法。
分析产生上述试验现象的原因在于，铜针径向插入接头硅橡胶绝缘后，破坏了周围硅橡胶介质的三维网状结构。在一定外施电压作用下，围绕针尖在垂直电场方向感生重复的机械应力，从而针尖处出现电应力和机械应力的联合作用，当应力集中超过某一限度时，会在硅橡胶和金属界面处引起裂纹，如图 4(a)所示。在强电场作用下裂纹内不断发生电腐蚀、氧化分解等现象，随着电压作用的时间及外部电应力的增大，裂纹生长为气隙裂纹。在外施电压的持续作用下，电子在气隙裂纹中加速，获得足够能量后将使聚合物链裂解，形成低分子产物和气体，在放电通道中产生蜂窝状聚集的气孔结构。
结论
1）尖刺缺陷局部放电发展过程中，放电能量随时间突变式增大，每次突变后均伴随有一个平稳发展的阶段。据此将尖刺缺陷全生命周期内的局部放电发展全过程划分为 S1—S5 共计 5 个阶段，各阶段局部放电相位谱图模式存在差异。
2）局部放电发展过程中，正、负半周放电分布的相位区间分别向 0和 180方向扩展，总相位宽度在 S1—S4 阶段缓慢增大，至 S5 阶段陡然增大。
3）局部放电发展的 S2 阶段开始，正半周局部放电灰度图出现空穴特点，随着放电严重程度的加剧，S2—S4 阶段空穴面积呈近似线性的增大趋势，S5 阶段空穴面积陡然增大。
4）局部放电能量随时间的增长率在 S1—S4 阶段缓慢增大，S5 阶段陡然增大。
5）各阶段局部放电相位特征谱图形貌特征的差异结合特征量的变化趋势，可以评估电缆接头尖刺缺陷的严重程度。