10kV配电电缆中间接头受潮定位研究

10kV配电电缆中间接头受潮定位研究

何梦鑫

浙江大有实业有限公司配电工程分公司 浙江省杭州市 310000

摘要：本文简要分析应用时域反射法在10KV配电电缆中间接头受潮定位研究中的优势，进而阐述依托时域分析法在10KV配电电缆中间接头受潮定位中仿真模型。通过研究具体的仿真情况，希望可以为解决电缆受潮和故障提供有效的措施。

关键词：10kV配电电缆；接头受潮定位；研究

引言：如今配电网的电缆使用大部分是交联聚乙烯的电缆，因为铺设电缆运行环境恶劣，会出现整体环境潮湿，导致中间接头受潮的情况，进而让电缆出现故障。所以研究处理受潮部分的方法，通过仿真模型来进一步分析。

1、时域反射法的应用在10kV配电电缆受潮定位研究的优势

时域反射技术（time domain reflection, TDR）是在被测物中注入1个快速上升脉冲，然后对反射波进行分析的远程测量技术[1]。时域反射法也可以叫低压脉冲法，通常利用它来检测电缆金属死接地故障，尤其是在电缆中间接头受潮部位。

首先，分析时域反射法可以向着目标电缆发射脉冲电压波，在电压波经过电缆传播时会遇见阻碍和不匹配情况，这时候会产生反射结果，这种检测反射，可以为检测提供相关的定位作用。其次，研究时域反射法的参数变化中阻抗的数量，可以调查出波阻抗的变化和不匹配点的变化，而且电缆终端是悬空的，中面水树枝，还有低的阻障碍点，都可以让电缆弯曲情况汇报，分析反射和折射之后，可以区分多种情况，电缆工程获取定位。最后，根据10KV交联聚乙烯电缆为研究，了解到电缆材质和电压都是主要变量，时域反射法可以应用在多种电缆材质中。

2、基于时域反射法的10kV配电电缆中间接头受潮定位仿真分析

2.1电缆本体受潮的仿真

仿真模型分析过程中，可以确定一些基础参数，假设电缆本身长度为一米，然后把电缆悬空远端摆放，进而模拟真实的试验连接线中内阻。

第一，时域分析法测试很多匹配电阻都会减少波反射的干扰，在实验过程中，把电缆中进入水，内部自然形成水树枝，水树枝本身是一种双介质材料的基本模型，然后分析水树枝侵蚀部分的电阻和电容树枝，还有水树枝没有侵蚀到部分的电容，这部分电容中电阻数值很大，一般都超过本身电阻十倍有余，所以在电缆模型插入水树枝的模型，插入部分距离不可以小于350米，使得整体电缆长度保持一千米左右。

    第二，时域分析法中检测根据事实可以得出电缆本体中水树枝含量，还有水树枝发展程度和输入脉冲波的宽度，都有着直接的关联，并且水树枝不断地发展，早期的水树枝中面电阻数值不高，但是后面电缆绝缘部分开始下降，中面的电阻数值一直升高，而且水树枝本身电容效果和正常电缆中面分布电容效果有着不小级别的差距。利用时域分析法可以检测水树枝，减少时域分析法内部脉冲波的宽度，提高频率，检测水树枝引发的电容变化，因为这些可以让后期发展的水树枝使用时域分析法来频率加快，脉冲波起到作用，可以更好发展水树枝的反射波。

    第三，水树枝模型中参数可以设置为10nF级别，然后根据晚期水树枝的参数设置，将可以使用的脉冲波宽度调整为1μs。也将现在的电阻数值调整为0.1nF的级别，这样早期的水树枝的参数调节可以让入射脉冲波的宽度树枝为稳定数据，得到的仿真波形也是稳定的。而且针对电容树枝只有0.1nF级别的情况下，水树枝中的1μs的脉冲波不能够完全测量出明显的反射波的形态，而且如果把脉冲波的宽度开始调节成为10ns的数据，可以快速得到具体的水树枝反射波形的情况，整体水树枝反射波形态方法可以得到电阻的变化数据。

    第四，使用时域分析法检测出来电缆本身可能出现受潮情况，还有水树枝的情况，根据先发生后的上升和下降的情况正向波形中反射波形，时域分析法检测成功是因为脉冲波中频率速度达到最大值,根据最大值检测水树枝中电容和电阻。现实情况中，频率很高时候，电容内部产生的容抗会比较小，甚至可以看作近似于低数值的故障。所以水树枝呈现时候和低阻故障产生的反射波形，不过入射到脉冲波的宽度变得窄了之后，脉冲波中电缆传输时会很难缓慢下降，甚至会造成没有办法检测反射波形的情况，仿真模型落在现实中需要做好两手准备，两者之间做好权衡工作。

2.2中间接头受潮仿真

电缆中间接头工作建立仿真模型，需要集中参数电路和分布参数的电路，一般情况下考虑中间接头的长度，是否真实小于电缆线路的整体长度，考虑到受潮后内部水树枝探测的实际工程应用需要。选择集中参数电路可以更加模拟出真实情况。

第一，中间接头中集中参数电容和电阻，在实际情况中中间接头中电阻数值比较小，但是一些特殊情况对于仿真模型中数值是有限的，所以根据使用具体模型来模拟中间接头，调查水树枝模型中电容数值很小，会使用高频脉冲波中探测水树枝，保留整体数值检测结果，在电缆模型中加入中间接头和水树枝的模型，插入位置不能过远，控制在350米左右，跟上面模型仿真一样，电缆长度保持一千米。当电缆接头内因受潮产生水膜时，由于水膜与夹层内其他绝缘材料拥有不同的介电性能，电荷易在缺陷周围集中，进而诱发界面的放电

[2]。由此放电的情况来了解受潮程度和放电程度的关系。

第二，使用1μs的脉冲波，晚期时候调查水树枝的参数，结合早期的水树枝参数，使用10ns的脉冲波，得出数据来对比。从而知道水树枝的存在导致典型的中间接头反射波形不再出现，早期水树枝模型中1μs的脉冲波显示出只是正常的中间接头典型波形，由此检测出来水树枝的形态。而且说明脉冲波的宽度和检测中间接头中水树枝有着很大的关联，跟之前检测电缆本体的仿真模型结论大方向是一致的。

第三，电缆中间接头中水树枝发展很复杂，受潮的电缆中间接头波形不限制情况，处理方向不影响对于水树枝定位基本原理，如果仿真模型增加水树枝模型的个数，调整电缆中间接头，可以得出具体水树枝模型参数。实际探测结果不止反映水树枝在电缆中中间接头的情况，可以得出受潮中间接头电路中RLC电路的变化，而且这类振荡的数值和频率，都会和RLC的数值和中间接头参数有关联。

第四，10KV配电电缆受潮的中间接头和正常中间接头是不同的，正常的中间接头反射波形呈现正向波形，而受潮中间接头是没有规律的波动，整体呈现复杂的振荡变化。所以受潮中间接头电路在仿真研究中改变入射波的频率，甚至可以变化受潮中间接头的振荡波形，但是正常中间接头改变不了。在实际过程中，为了降低噪声信号的干扰，在测量电缆中环境和方向中把存在中间接头位置进行了解，使得电缆中三相线芯都进行测量，观察波形和交叉验证情况，如果改变反射波的频率，观察目标波形的变化情况。

第五，如今受潮电缆中间接头定位研究不够完善，利用时域分析法在受潮中间接头定位中研究，可以为整体研究内容提供思路，通过仿真模型中反射波形的变化和振荡中波峰和波谷的数值来论证实际情况使用的可能性。

结论：总的来说，10KV配电电缆中间接头受潮定位分析利用时域反射法具有一定优势，采用时域分析法后的仿真模型研究可以从电缆本体受潮和中间接头受潮两个方面入手，由此可以为研究受潮电缆定位丰富内容，促进电缆故障分析能力的提高。

参考文献：

[1]任志刚,赵雪骞,郭卫,等.基于时域反射技术的电缆渗水缺陷检测方法[J]. 绝缘材料,2022,55(1):80-86.

[2]杜伟,汪超,张帆,等.电缆中间接头受潮时界面放电试验研究[J].电工材料,2022(1):63-68.