提高高压电缆局部放电试验合格率的措施研究

引言：

高压电缆是轨道交通机车与城轨供电系统的核心组件。局部放电试验作为电缆投运前的强制性检测项目，旨在识别绝缘缺陷（如杂质、气隙、界面缺陷）及安装隐患（如污秽、受潮、毛刺）。试验合格是电缆安全运行的前提。然而，现场安装环境中，电缆终端头（简称“电缆头”）因工艺与环境因素成为局部放电“高发区”，导致合格率偏低、返工成本增加。因此，亟需开发高效、易操作的现场工艺，提升电缆头绝缘可靠性及试验通过率。

一、影响电缆头局部放电试验合格率的主要因素分析

电缆头是电缆线路中的薄弱环节，也是局部放电试验中最易出问题的部位。导致其试验不合格的主要原因可归纳为：

1. 表面污秽与受潮： 安装环境粉尘、油污、手汗、水汽等附着在绝缘表面或应力锥、半导电层断口处，形成表面泄漏电流通道或降低沿面闪络电压，诱发沿面放电。2. 尖端与毛刺： 电缆切割、剥切过程中产生的半导体层或绝缘层毛刺、金属屏蔽层断口处理不平整、压接端子毛刺等形成局部电场集中点，引发尖端放电。3. 界面问题： 应力锥与绝缘层、绝缘层与半导电层界面因清洁度不足、存在微小气隙或受潮，导致界面放电。4. 内部气隙或杂质： 附件本身制造缺陷或安装时混入杂质。其中，表面污秽、受潮及安装过程中产生的毛刺是现场最常见且可通过优化工艺有效控制的诱发因素。

二、提高合格率的关键工艺措施

针对上述主要诱因，本研究提出并实施了以下三项关键工艺措施，旨在系统性地改善电缆头区域的绝缘状态：

1. 措施一：无水乙醇精细擦拭

原理： 无水乙醇（纯度 ⩾99.7% ）具有极强的溶解油脂、汗渍等有机污物的能力，同时具有优异的挥发性（几乎不含水分），擦拭后能快速挥发，不留水痕。其作用在于彻底清除电缆头绝缘表面、应力锥表面、半导电层断口边缘以及金属屏蔽层断口附近的可见及不可见污秽、油脂和手汗残留。

操作要点：

1. 使用洁净、不掉屑的无纺布或医用脱脂棉球。2. 蘸取足量无水乙醇，确保布/ 棉球湿润但不滴淌。3. 对电缆头所有外露的绝缘表面（包括应力锥）、半导电层断口（重点处理边缘）、金属屏蔽层断口及压接端子表面进行单向、多次、用力适中的擦拭。避免来回擦拭将污物扩散。4. 对复杂结构（如应力锥凹槽、端子缝隙）需使用棉签仔细清理。5. 擦拭后，等待足够时间（通常 3-5 分钟），确保乙醇完全挥发，表面恢复干燥、洁净状态。预期效果： 消除表面污秽导致的沿面泄漏和放电通道，提高表面绝缘电阻和沿面耐压强度。2. 措施二：绝缘胶布规范包裹原理： 在关键区域（主要是半导电层断口处）缠绕高性能绝缘胶布（如硅橡胶自粘带），其主要作用在于：1. 平滑电场： 覆盖半导电层尖锐断口，消除该处的电场集中点。2. 隔绝环境： 防止后续操作或环境中污染物、潮气再次侵入断口及附近绝缘表面。3. 机械保护： 对处理后的断口边缘提供一定的物理防护。操作要点：1. 选择电气性能优良、粘性适中、耐候性好的绝缘胶布（推荐硅橡胶自粘带）。2. 在无水乙醇擦拭并干燥后，立即进行包裹操作。3. 包裹范围：从电缆绝缘层表面开始，覆盖半导电层断口，并延伸至金属屏蔽层（或铜屏蔽网）一段距离（通常 ⩾20mm ）。4. 缠绕方式：采用半叠包（即后一圈覆盖前一圈约 50% 宽度）方式，用力均匀拉紧缠绕2-3 层，确保胶带紧密贴合，无褶皱、气泡。缠绕方向应一致。

5. 末端处理：最后一段胶布需用力拉伸使其自粘密封。预期效果： 有效抑制半导电层断口处的尖端放电风险，提供额外的绝缘屏障和环境保护。3. 措施三：热风枪均匀吹干原理： 利用可控温度（通常设定在 60-80‰ ）的热风，对经过擦拭和包裹（或需要处理的区域）的电缆头进行温和、均匀的加热吹拂。其核心作用是：1. 深度驱潮： 彻底驱除可能残留在绝缘材料微孔中、界面间隙内或包裹胶布下方的微量潮气。即使表面已干燥，深层吸附的水分在常温下难以完全挥发，而热风能加速这一过程。促进挥发： 确保无水乙醇擦拭后可能残留的微量溶剂完全挥发。2. 预热材料： 使绝缘材料处于微温状态，有助于改善其介电性能和后续试验的稳定性。操作要点：1. 选用温度可调、风量适中的工业热风枪。2. 严格控制温度： 温度设定严禁超过电缆绝缘材料（XLPE）和附件材料（如硅橡胶、EPDM）的允许温度（通常不超过 90% ），建议设定在 60-80‰ 范围，以手感微热但不烫手为准。3. 保持距离与移动： 风口距离处理表面保持 10-20cm ，并持续、缓慢、均匀地移动热风枪，确保热量均匀分布，避免局部过热导致材料损伤。4. 覆盖全面： 对电缆头所有关键部位，特别是应力锥区域、包裹的绝缘胶布表面、压接端子与电缆连接处等进行吹拂。5. 吹拂时间： 根据环境湿度、电缆头大小和前期处理情况，一般持续吹拂5-10 分钟，确保深层潮气被有效驱除。吹拂后，电缆头应自然冷却至接近环境温度。预期效果： 消除深层潮气隐患，显著降低因绝缘材料或界面受潮引发的内部或沿面放电概率。

三、措施组合应用与效果预期

上述三项措施并非孤立，而是构成了一个针对电缆头清洁、防护和深度干燥的系统性工艺链：

1. 无水乙醇擦拭是基础，负责清除物理性污秽。2. 绝缘胶布包裹是关键，负责处理电场集中点和提供物理隔离。3. 热风枪吹干是保障，负责消除最隐蔽的潮气威胁并巩固前两步效果。预期综合效果：1. 显著降低由表面污秽、受潮和毛刺 / 尖端引起的局部放电信号幅值和发生概率。2. 大幅提高局部放电试验的一次通过率（合格率）。3. 减少因试验不合格导致的返工、复测时间，提升工程效率。4. 提升电缆头长期运行的绝缘可靠性。

四、结论

电缆头工艺质量是局部放电试验合格率的决定性因素。本研究提出的“无水乙醇擦拭 – 绝缘胶布包裹 – 热风枪吹干”三位一体措施，通过针对性解决表面清洁、电场集中及深层潮气三大核心问题，形成了一套高效、低成本的现场工艺优化方案。实际工程应用证实，该措施可系统性消除电缆头放电源，显著提升试验合格率与工程效率，具备广泛的推广价值。未来可进一步量化各措施对合格率的贡献度，优化工艺参数。

作者简介：龚海涛（1987.12-），男，汉族，湖南益阳人，大专，研究方向：试验与工业工装设计。