(深圳供电局有限公司，广东 深圳 518000)

0 引言

随着经济的发展，人们对供电可靠性的要求也越来越高，对运维单位的日常运行维护也出现了新的变化和新的要求。目前，城市配网的电缆化率越来越高，电缆中间头大量运用。其中，电缆冷缩中间接头，因其安装便利、绝缘性能好、耐高温及酸碱性能的特点，在配网当中得到了广泛的应用。但随之而来的电缆中间接头故障问题也在上升，严重威胁电网的安全、稳定运行，甚至造成馈线跳闸。交联聚乙烯电缆(cross-linked polyethylene，XLPE)因结构简单、载流量大与敷设方便等特点，在电网中得到广泛应用。但由于施工、安装质量参差不齐，运行维护粗糙，造成电缆故障问题比较突出。局部放电是造成交联聚乙烯电力电缆绝缘破坏的主要原因。局部放电量的变化预示着影响电缆稳定运行的缺陷，因而能够较为全面、灵敏地反映电气设备的绝缘状况。

1 电缆中间接头局部放电在线检测仪器技术简介

电缆故障检测技术有分布式光纤温度检测技术、局部放电在线检测技术、红外热成像热故障检测技术、接地电流检测技术及介质损耗检测技术等。其中，局部放电检测技术是最主要的而且是研究最为广泛和深入的检测技术。然而，现有的电缆及电缆中间接头的绝缘情况和局部放电故障都基于电量参数变化检测，主要用于电缆及中间接头性能测试和验收，很难实现在线检测和监测。

为掌握电缆中间接头的绝缘状态和故障情况，我们研发了电缆和电缆中间接头局部放电在线检测仪器。能够实现电缆连接头局部放电的非电量检测。该检测仪通过光纤荧光体敏感交联聚乙烯电缆中间接头局部放电释放的特征气体，实现局部放电强度以及对绝缘材料的破坏程度的检测，实现电缆连接头局部放电特性的长期在线检测，保证电网运行安全。发明的局部发电监测仪由光纤荧光检测仪和检测光纤光缆组成，检测部分主体为绝缘的光纤，为非电量的局部放电检测，仪器结构简单、可靠、性能稳定、安装方便，可实现所有安装条件的交联聚乙烯电缆中间接头局部放电检测。

图1为电缆中间接头局部放电在线检测仪器核心技术光纤荧光检测模块的基本结构。图中1为光纤荧光检测模块；2为光纤连接器；3为检测光纤光缆；4为荧光探头；5为电缆连接头；6为防水防爆壳体；7为激励激光；8为驱动电路；9为光光测器；10为前置放大器；11为CPU系统；12为显示和接口；13光耦合分光器。

图1 光纤荧光检测模块

光纤荧光检测模块的工作原理：激励激光7由相连的驱动电路8提供电流驱动，驱动电路参数由相连CPU系统11设定。光探测器9生成的光电流通过电连接传到前置放大器10被放大，通过电连接送入CPU系统11采集和处理，实现荧光特性的提取和分析，检测结果存储到CPU系统11，同时送到显示&接口12显示。光耦合分光器13将激励激光7发出的激光导出到检测光纤光缆，将返回的荧光导入到探测器9。

2 电缆中间接头局部放电在线检测仪器的组成及工作原理

电缆中间接头局部放电检测仪分两大部分组成，其中光纤荧光检测模块1，光纤连接器2组成局部放电检测分析部分，检测光纤光缆3、荧光探头4组成局部放电荧光探测部分。荧光探头4与检测光纤光缆3的一端连接，安装在电缆连接头5的防水防爆壳体6中，实现电缆中间连接头局部放电的检测。如图2所示。

图2 局部放电检测仪

如图2，电缆连接头5由交联聚乙烯材料实现保护绝缘，当出现局部放电时，会使局部材料温度上升，进而破坏材料的结构，释放特殊的特征气体，导致光纤纤荧光探头发出的荧光光谱和强度发生对应变化，测量光谱和强度的变化便可实现局部放电状况的检测。检测光纤光缆3的另一端为光纤连接器2，通过光纤接口与光纤荧光检测仪1连接，将荧光探头4产生的荧光导入光纤荧光检测模块1。光纤荧光检测模块1发出短波长激励光，通过检测光纤光缆3传输到荧光探头4，激发荧光探头4中荧光材料发光，荧光材料与局部放电产生的气体相互作用后，荧光寿命和强度会发生变化，变化的荧光由检测光纤光缆3导入荧光检测模块1，通过分析荧光寿命及强度的变化，获取电缆中间接头的局部放电情况，光纤荧光检测模块1存储检测结果，同时输出检测结果。光纤荧光检测模块1和检测光纤光缆3通过光纤连接器2连接，与电插接情况类似，可以根据需要连接或断开。

其中，检测光纤光缆3主要起传光的作用，可以采用传光光纤或传光光纤束。其一端制作管连接器2，另一端连接荧光探头4，各部分材料均为高绝缘材料，对电缆中间连接头5不产生影响，而且信号载体为光，对电磁干扰不敏感，抗干扰能力强。

3 结语

本文采用非电量的光纤荧光检测技术实现交联聚乙烯电缆中间接头局部放电检测方法，选用的材料为对局部放电特征气体敏感的荧光材料，优选高分子聚合物荧光材料制作光纤荧光探头，灵敏度高，效果好。通过测量荧光光谱及其强度的变化检测局部放电强度和对绝缘的影响，各部分材料均为高绝缘材料，对电缆中间连接头不产生影响，而且信号载体为光，对电磁干扰不敏感、抗干扰能力强，能实现长期在线检测和监测。与相比传统的电量检测技术，结构更简单，可靠性更高，克服了传统技术不能实现有效的在线检测的问题，从而达到长期有效的监测电缆中间接头的运行状况，根据实际情况可以提前做好预防措施，大大降低线路故障率，减少用户停电时间，为线路运维人员减负，提高供电可靠性。