摘　要：为研究１１０ｋＶ 交联电缆接内部绝缘缺陷的局部放电特性，设计并构造了５种典型
绝缘缺陷，通过建立电缆接头局放试验研究平台，采用电容耦合法获取不同绝缘缺陷下的放电信号，构造出三维谱图表征缺陷放电状态，并采用单次放电脉冲时域波形的３、４阶特征参量萃取放电特性进行分析。研究试验结果显示，电容耦合法检测法可有效检测出电缆接头内部缺陷引起的局放，且不影响电缆接头及本体的绝缘性能；所构建的５种典型缺陷在工频电压激励下，放电脉冲序列在放电区间、放电重复率等统计特征有很大的不同，用时域波形的３、４阶特征参量所描述的放电特性也存在很大差异。这些特征可用作放电类型识别的依据。
关键词：电缆接头；局部放电；缺陷模型；电容耦合；放电特性；ＰＲＰＤ谱图交联聚乙烯（ＸＬＰＥ，以下简称交联）电缆由于具有制造工艺简单，安装敷设容易，电气性能优良，传输容量大，运行维护方便，无漏油隐患等诸多优点已成为电缆发展和工程应用的主流［１］。截至２００９年底，国家电网公司系统内≥１１０ｋＶ 在运高压、超高压交联电缆回路总长度已＞７７００ｋｍ。２００９年国家电网公司系统电力电缆设备运行故障／缺陷情况统计数据表明：不计及外力破坏原因，＞７０％的电力电缆线路运行故障是由电缆附件故障引起的。电缆接头是电缆线路绝缘最薄弱环节，容易发生运行故障，主要原因为：①产品制造质量缺陷，如接头内部杂质或气隙；②安装质量缺陷，如未按规定的尺寸、工艺要求安装，安装过程中引入潮气、杂质、金属颗粒、外半导电层或主绝缘破损、电缆端头未预加热引起主绝缘回缩过度、导体连接器出现棱角或尖刺、接头应力锥安装错位等；③接头绝缘与电缆本体之间界面缺陷，如握紧力不够，形成气隙；④接头绝缘部件老化，如电—热多因子老化、进潮、化学腐蚀等加速老化［２］。其中，缺陷①、②容易造成电缆接头中形成局部场强升高而产生局部放电，加速接头老化，引起接头击穿事故；缺陷③、④容易造成接头内部发生沿面闪络放电，形成沿电缆绝缘表面的碳化通道，引起接头击穿事故等。
期的主要表现形式，既是引起绝缘老化的主要原因，又是表征绝缘状况的主要特征参数［３］。局放与电缆接头绝缘状况密切相关，局放量的变化预示着电缆接头绝缘中一定存在着可能危及安全运行的缺陷。国内外对交联电缆接头内部绝缘缺陷局放机理、检测方法、放电特性等方面进行了大量研究［４－９］，在典型缺陷放电模型的研究上也做了大量工作，但国内外报道的研究成果基本是在多种模型上制作模拟金属尖端和气隙缺陷完成局放试验，与实际情况相差甚远，不能真实反应电缆接头在制造、安装、运行过程中暴露出来的具有代表的典型缺陷性质、特征和放电机理。
目前，局放检测主要方法有脉冲电流法、无线电干扰法、差分法、方向耦合法、电磁耦合法、电容耦合法、电感耦合法、超声波检测法等［１０－２０］。电容耦合法不影响电缆本体及附件的绝缘性能，特别适用于电缆附件的局放检测，比常规局放检测方法有着更高的灵敏度。本文设计了高压交联电缆接头内部有代表性的５种放电缺陷，并通过在电磁屏蔽良好的实验室内建立电缆接头局放试验平台，采用电容耦合法检测并获取５种绝缘缺陷的局放信号，分析了放电脉冲序列的统计特征和单次时域波形统计特性。
１　高压交联电缆典型缺陷模型
缺陷类型设计原则是：缺陷部位选取在真实的１１０ｋＶ交联电缆接头内部，要求能真实反映出交联电缆接头在制造、安装、运行过程中暴露出来的具有代表性缺陷的性质、特征和放电机理。根据高压电缆线路运行统计结果分析、实际经验教训和缺陷设计原则，确定５种典型缺陷：复合绝缘界面间导电颗粒、主绝缘切向气隙、外半导电层断口处半导电尖端、预制件安装错位和高电位尖端，缺陷模型设计、制作过程如下：
１）复合绝缘界面间导电颗粒缺陷模型用于产生接头内部复合绝缘界面间的悬浮放电。制作电缆接头时需要去掉一段外半导电层，如果施工时外半导电层有残留，或者有导电（半导电）杂质附着在主绝缘表面，会产生悬浮电位，从而引发局部放电。该缺陷是在电缆本体主绝缘和接头预制件绝缘的交界面上放置形状大小不规则的金属铜颗粒，缺陷模型构
２）主绝缘切向气隙缺陷模型用于产生接头内部电缆本体主绝缘存在气隙所引发的放电。制作电缆接头时需要去掉一段外半导电层露出主绝缘，为了使该段主绝缘上不残留外半导电层，需要用砂纸沿着主绝缘切向打磨，如果打磨深度没有把握好，会伤到主绝缘，在主绝缘上形成长条形气隙，产生电场集中，容易引发局部放电。该缺陷是在外半导电层断口与金属压接管之间的电缆主绝缘表面上沿着切向划出长条形气隙，如图２所示。
３）外半导电层断口处半导电尖端缺陷模型用于产生接头内部复合绝缘界面间从主绝缘表面向导体压接管方向的沿面放电。制作接头时需要去掉一段外半导电层，在外半导电层断口处如果处理不当，可能会有半导电突起，产生电场集中，沿主绝缘表面向导体压接管方向爬电。该缺陷是在处理好的外半导电层断口处涂抹半导电漆并烘干形成尖端形状
４）预制件安装错位缺陷模型用于产生因接头应力锥与外半导电层断口间错位脱离引起的电场集中所造成的界面爬电。预制式接头安装时，其应力锥端部应与电缆外半导电层断口紧密压接，为保证安装质量，应力锥相对位置都留有一定的余量，但若不注意，使一端外半导电层断口伸出应力锥尾部，就会产生电场集中，在界面处产生爬电。
５）高电位尖端缺陷模型用于产生接头内部裸露的高电位尖端因为电场局部集中而引起的尖端放电。交联电缆生产中，如果导体线芯绞制工艺控制不好，导体表面会存在较大的毛刺；接头安装中，电缆导体线芯间压接用导体连接器表面未处理光滑的话，也会存在金属毛刺、尖端或棱角。导体带高压电时，这些裸露的高电位尖端由于电场集中就会产生尖端放电。
果基础上，归纳、筛选出运行故障率较高的绝缘缺陷类型，并在真实的１１０ｋＶ电缆接头制作出５种典型缺陷缺陷可有效反映出交联电缆接头在制造、安装、运行过程中暴露出来的具有代表性缺陷的性质、特征和放电机理。
ｂ）采用电容耦合法进行局部放电信号检测，局放信号耦合传感器不影响电缆本体及附件的绝缘性能，可就近检测出电缆接头内部缺陷引发的局放信号，比常规局放检测方法有着更高的灵敏度。
ｃ）在电磁屏蔽良好的实验室内，利用１１０ｋＶ电缆接头局放检测平台，通过研究试验获取大量典型缺陷的局放数据。通过分析发现５种缺陷产生的放电形式有显著区别：工频电压激励下，放电脉冲序列在放电相位和放电重复率等统计特性上有很大不同。另外，放电脉冲时域波形的３、４阶特征参量所描述的典型缺陷放电特性也存在很大的差异。
ｄ）５种典型缺陷中，预制件安装错位缺陷放电量最大，放电密度最高、相位分布最宽，对电缆接头内部绝缘性能损伤最为严重。在电缆接头安装和运行过程中应杜绝产生此类缺陷。