采用反射FTIR法进行XLPE电缆主绝缘 CNR221-103

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了采用反射FTIR法进行XLPE电缆主绝缘，有效提高了作业效率与安全水平。2022年冬季，某供电局电缆运检班在220千伏变电站巡检时，发现一条110千伏交联聚乙烯电缆中间接头疑似局部过热。传统红外测温仪因护套层干扰，无法确认内部主绝缘真实状态。反射傅里叶变换红外光谱法（反射FTIR法）可通过分析主绝缘材料分子结构变化判断老化程度，但长期停留在实验室阶段。项目团队自2021年起攻关，将该技术转化为运检人员"拿得起、测得准"的现场工具。

存在问题

• 传统检测依赖人工剥样送检，周期3至5天，无法适应检修窗口；目测外护套对内部早期劣化无感知。
• 数据记录于纸质台账，格式不一，难以纵向对比或建立老化趋势曲线。
• 电缆沟内工频电磁干扰强、湿度常超80%，普通仪器测量漂移明显，重复性差。
• 各厂家绝缘材料配方差异大，缺乏统一现场比对基准，结果解读依赖厂家远程支持。
• 作业需停电验电，但缺乏对隐蔽带电部位的主动识别，安全管控全靠人工监护。

创新目标

设定量化指标：单次检测时间从平均3天压缩至2小时以内；建立信息化记录链路，实现自动归档、历史调阅和趋势提示，数据留存完整率不低于99%；引入光谱比对算法，对老化异常自动分级提示，将缺陷发现提前至状态巡检阶段。装置设计为便携式，整机不超过6公斤，单人可操作；内置电池支持连续工作8小时以上，适应多点位巡检需求。

技术方案

采用反射式ATR探头直接贴合电缆外护套采集光谱，无需剥切。探头配置加热恒温模块，冬季将接触面稳定在25±1摄氏度，确保信号强度。高精度采样配合数字滤波算法，在强电磁干扰下获得稳定光谱曲线。内置工业级主控芯片完成特征峰提取与比对，预置常见绝缘材料谱图库，自动匹配参考谱图并给出老化指数和缺陷类型。数据本地与远程双备份，检测结果通过无线网络上传至班组终端，同步生成含点位、时间、温湿度、光谱曲线和结论的标准化报告。可拆卸锂电池组供电，电池仓防尘防水，适配潮湿环境；探头与主机屏蔽电缆连接，防误插结构免工具更换。

创新亮点

• 非破坏性快速检测：无需剥切护套，单点约90秒，表面仅留轻微压痕。
• 低温环境适应：加热恒温模块解决低温信号衰减，实测零下5摄氏度结果与常温一致。
• 谱图库动态扩充：现场数据与检修开剥验证结果关联，持续修正比对参数。
• 报告自动生成：检测完毕即生成电子报告，直接导入生产管理系统。
• 续航与便携平衡：整机5.8公斤，双电池组单组可测不少于40个点位。

落地应用效果

2023年4月至2024年3月，在某地区供电公司3座220千伏变电站和5条110千伏线路试点。累计检测47个中间接头和86处本体，单次平均用时1分40秒，较传统方式缩短约3天。系统对2处接头给出老化异常提示，经停电开剥验证确认存在绝缘层气隙缺陷，与光谱判据吻合。共形成133份标准化报告，全部自动归档无丢失。运检人员可调阅同一电缆不同年度光谱曲线，观察特征峰变化趋势，为检修计划提供量化依据。班组反馈，经验型判断逐步转为数据支撑的状态评价，新员工经一周培训即可独立作业。

常见问题

问：反射FTIR法检测对电缆运行状态有无影响？
答：检测为非接触式光学测量，探头仅短暂接触外护套表面，不破坏护套和主绝缘结构，不影响正常运行。

问：检测结果能否替代停电检修时的取样试验？
答：适用于日常巡检和状态初筛，可发现明显老化趋势和缺陷征兆。初筛异常电缆仍需停电取样进行理化试验，以确定维修方案。

问：不同厂家电缆的检测结果是否具有可比性？
答：谱图库已涵盖国内主流厂家绝缘材料基础谱图，检测时自动匹配。早期非标产品建议首次检测时采集基准谱图作为后续对比基线。

Q：该创新成果的适用场景有哪些？

A：本成果适用于电力系统各类相关作业场景，包括但不限于变电站运维、输电线路检修、配电作业等。

Q：与传统方案相比，主要优势是什么？

A：主要优势体现在作业效率提高、安全风险降低、操作便捷性增强等方面。

Q：后续是否有升级计划？

A：将根据现场应用反馈持续改进改进，进一步提升性能和适用性。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。