电缆终端与中间接头检测：保障电力传输安全的关键技术

电缆终端与中间接头作为电力电缆线路中的薄弱环节和事故高发点，其运行状态的优劣直接关系到整个供电系统的安全性和可靠性。对它们进行系统、科学的检测是电力运维工作的重中之重。

一、 检测的重要性：预防故障的核心防线

  1. 结构复杂性： 终端和接头涉及多种材料（电缆绝缘、半导电层、应力锥/管、绝缘填充物、密封件、金具等）的紧密结合和多界面过渡，工艺要求高，易形成内部缺陷或界面缺陷。
  2. 场强集中区域： 终端处电缆绝缘屏蔽层切断，电场发生畸变；接头处电缆本体绝缘断开重建，电场分布复杂。这些区域电场强度远高于电缆本体，更容易发生局部放电和绝缘劣化。
  3. 环境影响显著： 户外终端长期暴露在风雨、紫外线、温差、污秽等环境中；中间接头虽多位于工井或隧道内，但也面临潮湿、化学腐蚀、小动物啃咬、外力破坏（如施工）等风险。
  4. 故障后果严重： 终端或接头故障通常会导致线路跳闸，甚至引发火灾、爆炸等次生灾害，造成重大经济损失和社会影响。
 

二、 主要检测技术与方法

检测方法主要分为带电检测（在线监测）和停电试验两大类，互为补充。

  • 带电检测（在线监测 / 状态巡检）：

    • 红外热成像检测：
      • 原理： 利用终端/接头因接触电阻增大（如连接不良、腐蚀）、介质损耗异常（如内部受潮、劣化）或循环电流（如交叉互联接地系统缺陷）等原因导致的局部过热现象。
      • 应用： 定期巡检或故障排查。重点检测电气连接点（线鼻子、套管桩头）、应力锥部位、整体温度分布及三相温差。需排除日照、风速等外部干扰，精确测温并建立历史数据库对比。
      • 优势： 非接触、直观、快速、大面积扫描。
    • 接地电流检测（适用于金属护层接地系统）：
      • 原理： 监测电缆金属护套（屏蔽层）或交叉互联箱处的接地线电流。正常情况下电流较小且稳定。护层破损、多点接地、交叉互联错误、绝缘受损等情况会导致护层环流或接地电流异常增大。
      • 应用： 可用于在线监测或定期测量，是发现护层绝缘问题和评估交叉互联系统状态的有效手段。便携式或固定式装置均可。
      • 优势： 简单有效，对护层绝缘缺陷敏感。
    • 局部放电检测：
      • 原理： 检测终端/接头内部因绝缘缺陷（如气隙、杂质、沿面爬电）产生的高频电磁波（特高频UHF法）、超声波（声电联合定位）或接地线中的脉冲电流（高频HFCT法）。
      • 应用： 带电检测中最能直接反映绝缘内部潜在缺陷的技术。UHF法常用于GIS终端或可接触的户外终端；HFCT法通过卡在接地线上测量；超声法用于定位放电源。
      • 优势： 灵敏度高，可定位缺陷，是评估绝缘老化状态的关键指标。对传感器布放和现场电磁干扰抑制要求较高。
    • 高频电流检测： 通过检测电缆本体或接地线上由局部放电或外部干扰引起的高频电流分量进行诊断。
    • 金属护套直流分量检测： 用于判断高压电缆护套绝缘是否破损或存在多点接地。

  • 停电试验（预防性试验 / 交接试验）：

    • 绝缘电阻测试：
      • 原理： 测量终端/接头主绝缘（导体对地或相间）和护层绝缘（金属护套对地）的直流电阻值，判断其整体绝缘状况和是否受潮。
      • 应用： 例行试验、交接试验、检修后试验。需充分放电，测试电压和时间按规程执行。
    • 直流耐压试验（逐渐被替代，但对老旧油纸电缆仍有应用）：
      • 原理： 施加高于运行电压的直流高压，考验绝缘强度并暴露集中性缺陷。
      • 注意： 对交联聚乙烯（XLPE）电缆有积累空间电荷加速老化的风险，需谨慎使用并严格控制时间和电压。
    • 交流耐压试验（推荐）：
      • 原理： 施加工频或接近工频（如0.1Hz超低频VLF）的交流高压，更接近运行工况，能有效发现缺陷且对XLPE绝缘友好。
      • 应用： 交接试验、重要线路检修后试验。VLF设备轻便，现场应用广泛。
    • 局部放电测试（停电状态）：
      • 原理： 在施加交流试验电压（工频或VLF）下进行，背景干扰小，灵敏度更高，可更精确地测量放电量、相位并定位缺陷。
      • 应用： 交接试验、诊断性试验、制造厂试验。是评价绝缘系统质量的金标准之一。
    • 介质损耗因数（Tanδ）测试：
      • 原理： 测量在交流电压下绝缘介质的功率损耗（转化为热量）与无功功率之比。Tanδ值增大反映绝缘整体老化、受潮或劣化。
      • 应用： 对油纸绝缘电缆终端较有效，对XLPE终端/接头，需更高灵敏度设备测量其微小增量变化才有意义。
    • 回路电阻测试：
      • 原理： 测量终端/接头导体的直流电阻（微欧级），判断导体连接（压接、焊接）是否良好，接触电阻是否合格。
      • 应用： 交接及检修后的必做项目。采用直流压降法（如微欧计）。
 

三、 检测策略与流程

  1. 状态评估驱动： 基于电网重要性、历史数据、运行年限、环境条件等因素，制定差异化的检测周期和项目组合（状态检修）。新投运线路加强交接试验和初期监测。
  2. 带电巡检优先： 红外测温、接地电流测量等应作为周期性巡检的常规项目。局部放电在线监测适用于重要线路或疑似隐患点。
  3. 停电试验精准诊断： 当带电检测发现异常或达到例行试验周期时，结合设备状态，选择合适的停电试验项目进行深入诊断。
  4. 综合分析与诊断： 单一检测方法往往存在局限性。必须综合分析红外图谱、电流数据、局放图谱、试验数据、历史记录、环境因素等信息，结合设备结构知识，才能准确判断缺陷的性质、位置和严重程度。
  5. 检测规程依据： 严格按照国家、行业及企业内部相关的电力设备预防性试验规程、状态检修试验规程、交接试验标准等执行。
 

四、 检测实施的质量控制

  • 人员资质： 检测人员需经过专业培训并具备相应资质，熟悉设备结构、检测原理、仪器操作和安全规程。
  • 仪器校准： 检测仪器仪表必须定期在计量检定有效期内，确保测量精度。
  • 环境条件： 考虑温度、湿度、天气（尤其是红外检测）对结果的影响，并在报告中记录。
  • 测试方法标准化： 统一测试接线、步骤、参数设置，保证结果的可比性。
  • 数据记录与报告： 详细、真实、完整地记录原始数据、测试条件、环境参数和设备铭牌信息，出具规范化的检测报告，明确结论和建议。
  • 安全措施： 严格执行电力安全工作规程，特别是停电试验时的验电、接地、围栏设置等安全措施。
 

五、 结论

电缆终端和中间接头的检测是保障电力电缆线路安全运行的基石。通过科学选用带电检测和停电试验技术，执行合理的检测策略与严格的流程控制，对检测数据进行综合分析与诊断，能够有效发现设备潜伏性缺陷，评估其绝缘状况和机械连接可靠性，实现从“定期检修”向“状态检修”的转变，做到防患于未然，最大程度地减少故障停电，提升电网供电可靠性和经济性。持续关注检测技术的创新与应用，不断提升检测的精准性和智能化水平，是未来发展的方向。