付文光，寇 正，楊 軍

(內蒙古電力科學研究院 全國示范性勞模和工匠人才創(chuàng)新工作室，呼和浩特 010020)

隨著電力需求的增長，110 kV級以上電力電纜的應用規(guī)模不斷擴大，綜合運用先進的技術和管理手段是保障電纜線路安全可靠的基礎。

高壓電纜附件封鉛技術是電力電纜連接的關鍵。封鉛對金屬鉛護套或鋁護套電纜的各種終端頭、中間連接部位有著極重要的密封防水作用，可使電纜的金屬外護層與其他電氣設備連接形成良好的接地系統(tǒng)。封鉛工藝不良可能導致電纜出現(xiàn)潮氣侵入、絕緣程度降低等問題，引發(fā)擊穿事故，造成嚴重的經(jīng)濟損失。

在電纜運維質量評估過程中，適時地對關鍵構件如附件封鉛部位進行健康評估及缺陷檢測是消除故障隱患的一項重要工作。渦流檢測對工件表面或近表面的缺陷有較高的檢測靈敏度，且在一定范圍內具有良好的線性顯示，可對不同大小的缺陷進行評價，進行接觸檢測或非接觸檢測(帶有非金屬包敷層的檢測)， 同時可對電力電纜進行實時檢測。

電力電纜附件渦流檢測對比試塊是建立評價被檢構件質量符合性標準的基礎(通常采用對比試塊上的人工缺陷作為判定電力電纜渦流檢測是否合格的依據(jù))。目前電網(wǎng)企業(yè)多采用傳統(tǒng)的周期運維和在線檢測對電纜進行缺陷診斷，如文獻[1-3]使用的局部放電檢測、光纖測溫、金屬護層接地電流監(jiān)測等技術。文獻[4-5]模擬了電纜封鉛人工缺陷并開展了試驗研究，證實了渦流檢測的有效性，但對于電力電纜附件封鉛渦流檢測對比試塊缺陷的多樣性設計、信號調校和分析、建立現(xiàn)場檢測標準基礎的相關研究甚少。

1 典型電纜封鉛接頭形式

高壓電纜附件封鉛接頭共分為2種，即終端接頭和中間接頭，封鉛模式分為全塘鉛和半塘鉛。高壓電纜封鉛使附件的銅殼或尾管與電纜的鋁護套連接，同時起到密封防水作用。封鉛制作時，首先在高壓電纜鋁護套和中間接頭銅殼間高溫塘鉛一層圓弧狀的鉛，再在鉛表面緊繞23層防水包帶，最后熱縮一層護套。 封鉛結構如圖1所示。

圖1 封鉛結構示意

2 典型缺陷故障形式

近年來， 110，220 kV及以上高壓電纜在運行過程中，因封鉛部位開裂或脫鉛造成的缺陷或故障逐漸增多[4-8]。安裝附件時，封鉛工藝執(zhí)行不到位產(chǎn)生的虛焊會導致封鉛出現(xiàn)孔洞缺陷；電纜通道周邊地質松軟土質沉降造成的物理性拉伸會使接頭出現(xiàn)不同程度的封鉛脫落現(xiàn)象。現(xiàn)場常見典型缺陷的外觀如圖2，3所示。

圖2 虛焊造成孔洞或漏封鉛缺陷的外觀

圖3 封鉛接頭開裂脫落外觀

3 對比試塊的設計

傳統(tǒng)渦流檢測對比試塊(渦流基準試塊)多為長方體，材料基體為導電材料，其結構如圖4所示。

圖4 渦流基準試塊結構示意

封鉛結構包括中間接頭和GIS(氣體絕緣金屬封閉開關)終端接頭，封鉛絕緣層包裹形式多樣，有的采用半搪鉛，有的是全封鉛，其外形均為圓弧狀，檢測時需要使用相同類型的試塊和匹配的探頭來進行校準才能滿足檢測要求。電纜封鉛的主要缺陷為孔洞類缺陷、疲勞裂紋和撕裂?？锥搭惾毕葜饕獮殡娎|封鉛制作過程中工藝操作不當造成的；疲勞裂紋和撕裂主要是受地質沉降、機械振動或接頭固定不當?shù)纫蛩赜绊懀瑢е码娎|接頭封鉛徑向受力而開裂產(chǎn)生(裂紋和撕裂為周向缺陷)?；诋a(chǎn)生缺陷的類型，根據(jù)高壓電纜接頭封鉛結構和缺陷形式，筆者設計制作了封鉛渦流對比試塊。

為保證檢測精度，在對渦流檢測對比試塊進行調校時需要保證對比試塊和渦流檢測設備都穩(wěn)定地放置在對應的放置面上，保證檢測傳感器垂直于檢測面。調校過程中對比試塊和渦流傳感器需要人工扶穩(wěn)，不能產(chǎn)生傾斜。因此，該過程人工勞動強度大，人力成本高，檢測效率低，且容易出現(xiàn)誤操作，影響檢測精度。

該渦流檢測對比試塊采用電纜附件封鉛通用工藝制成，其結構如圖5所示。因為現(xiàn)場主要有斷裂及孔洞類缺陷，所以對比試塊采用刻槽模擬斷裂缺陷， 平底孔模擬封鉛表面的孔洞缺陷。該試塊共設計了5處不同深度、不同類別的缺陷，具體參數(shù)如表1所示。缺陷沿封鉛表面分布展開圖如圖6所示(圖中L為刻槽長度；h為刻槽或平底孔的深度；d為平底孔直徑)。

表1 對比試塊缺陷設計參數(shù) mm

圖5 渦流檢測封鉛對比試塊結構示意

圖6 缺陷沿封鉛表面分布展開圖

4 對比試塊驗證

采用差動橋式探頭對上述對比試塊封鉛部位的表面缺陷進行渦流檢測，并調節(jié)檢測靈敏度。差動橋式探頭型號為SCDC-ETO19012，實物如圖7所示。利用渦流檢測系統(tǒng)同時對含包敷層與不含包敷層的區(qū)域進行靈敏度比對[9]，以確定最佳的檢測工藝參數(shù)。試驗通過提高檢測信號的信噪比和抗干擾能力，采用數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊相結合的方式獲取數(shù)據(jù)信號，實現(xiàn)了信號的識別分析和診斷，并實現(xiàn)了實時顯示阻抗平面。檢測工藝參數(shù)如表2所示(表中f為探頭頻率，fg為材料的特征頻率)。

表2 檢測工藝參數(shù)

圖7 差動橋式探頭實物

帶有模擬缺陷的對比試塊外觀如圖8所示，帶有包覆層的對比試塊外觀如圖9所示。

圖8 帶有模擬缺陷的對比試塊外觀

圖9 帶有包覆層的對比試塊外觀

對對比試塊的無缺陷部位和典型缺陷部位進行渦流檢測， 得到的阻抗圖如圖1013所示。

圖10 無缺陷部位的阻抗圖

通過調校，檢測圖譜均較好地反映了設計的缺陷，達到了建立現(xiàn)場封鉛接頭檢測質量符合性標準的目的，為現(xiàn)場檢測工作的可靠性和質量評價提供了技術依據(jù)。

圖11 刻槽C1的阻抗圖

圖12 刻槽C3的阻抗圖

圖13 平底孔P1的阻抗圖

5 結語

(1) 平面型無非金屬包敷層試塊與運維或制造過程中的附件封鉛接頭差異較大，用其進行校準和靈敏度調試時誤差較大，無法實時準確地對存在的缺陷進行質量評價。

(2) 制作的封鉛渦流檢測對比試塊為附件封鉛的渦流檢測提供了技術支持。

(3) 設計檢測探頭端部內凹，使之同附件封鉛部位的外表面密貼，提高了設置檢測靈敏度的準確度。