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城市配电网的快速发展对电缆线路的需求日益增多，相比架空线路而言，电缆线路具有安全性好、可靠性高、受恶劣气象条件影响小等优点。配电网电缆附件作为配电电缆线路的关键部件，其绝缘性能直接关乎整个线路的安全运行。电缆附件是电缆线路中绝缘最为薄弱的部件，导致电缆接头故障在电缆运行故障部位分布中占有较大比例。据统计，造成电缆附件运行故障的原因较多，主要包括附件密封性差导致绝缘受潮、复合界面压力不匹配、复合界面在安装过程中残留固体杂质以及操作不当产生划痕等。通常，在电缆附件故障分析中，单纯采用试验手段较难复现故障状态，且成本较高。受到安装条件、安装技术以及运行环境、材料自身性能等因素的影响，在电缆施工过程中容易产生气泡、杂质、划痕等缺陷，此外在电缆运行过程中，水分可能会进入电缆接头的内部形成水珠和受潮等缺陷。在电缆的长期运行中，上述因素往往是诱发电缆附件故障最直接的原因，开展仿真计算有助于全面掌握缺陷带来的影响。目前，针对配电网电缆附件复合绝缘界面缺陷的对比研究较少。电缆附件安装和运维过程中，复合绝缘界面气泡、水膜、杂质等不同缺陷类型会影响部件内部电场分布规律，此外，相同的缺陷在不同位置引起的电场畸变也会发生改变。但由于电缆附件结构复杂，在其内部准确设计气泡、水膜、杂质等缺陷较为困难。在缺陷引入过程中，不可避免地容易在电缆绝缘本体、附件增强绝缘本体或界面其他位置引入新的缺陷，导致局放起始电压、局部放电量不能准确反映某一缺陷类型；此外，不同位置的缺陷引起的局放特征量相似，较难区分缺陷位置带来的影响。因此，通过仿真手段系统开展电缆附件界面缺陷研究对预防不同类型接头缺陷引发的绝缘故障以及事后故障分析具有重要意义。青岛科技大学先进电工材料研究院、国网山东省电力公司电力科学研究院的研究人员李国倡、梁箫剑、魏艳慧、苏国强、雷清泉，在2022年第11期《电工技术学报》上撰文，围绕配电网电缆附件复合绝缘XLPE/SIR界面，模拟电缆附件安装和运行过程中出现的典型缺陷，设计了界面气泡、气隙、水珠、水膜、金属杂质、半导电杂质和绝缘杂质七种缺陷结构，通过建立配电电缆附件界面缺陷电场仿真模型，研究了缺陷类型、大小和位置对电场分布的影响。他们的研究结果对于配电网电缆附件故障分析和运行维护具有重要的指导意义。1）气泡缺陷与气隙缺陷在界面上引起的最大场强畸变分别为13kV/mm和4.58kV/mm，均超过空气击穿阈值，相比良好绝缘附件而言，最大畸变电场分别增加了6.19倍和2.48倍。随着气泡缺陷尺寸的增加，电场畸变呈小幅增大趋势；远离应力锥的位置，尺寸变化引起的电场强度变化较小。2）水珠缺陷和水膜缺陷引起的最大畸变电场均出现在XLPE绝缘、SIR绝缘与应力锥三结合点附近，分别为2.94kV/mm和3.74kV/mm。随着缺陷尺寸的增大，电场畸变明显加剧，当尺寸增大为两倍时，水珠和水膜引起的最大畸变电场分别提高了18.7%和16%；随着水珠缺陷远离三结合点，电场畸变明显减弱，且受尺寸影响变化较小。3）金属杂质与半导电杂质造成的最大畸变电场均出现在距离半导电断层约22mm处，约为3.67kV/mm；相比而言，绝缘缺陷引起的最大电场畸变出现在应力锥根部，约为8.74kV/mm，随着缺陷远离应力锥根部，电场畸变呈现明显的下降趋势。
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