高壓電纜接地電流實(shí)時監(jiān)控技術(shù)

王輝+周剛+劉泊辰+張衛(wèi)東+高盛

摘 要 本文主要講述了高壓電纜接地電流實(shí)時監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，著重分析了其在高壓電纜的安全方面所起到的重要作用，并在接地電流實(shí)時監(jiān)測裝置的創(chuàng)新方面提出了新的思路，試圖為之提供行之有效的可行性建議。

【關(guān)鍵詞】高壓電纜 接地電流 實(shí)時監(jiān)測

1 前言

在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，交聯(lián)聚乙烯電纜廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)及輸電線路當(dāng)中，具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如：安裝比較方便、耐熱性能較好且施工工藝簡單等，從而很快取代了原來的油紙絕緣電纜，并成為城市供電及主網(wǎng)架的一個重要部分。與架空線路相較而言，交聯(lián)聚乙烯電纜的敷設(shè)比較隱蔽，運(yùn)行狀況及問題難以發(fā)現(xiàn)。為了彌補(bǔ)電纜的這種缺陷，本文通過實(shí)踐研究，對電纜狀況實(shí)時監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行研究。

通常情況下，交聯(lián)聚乙烯電纜的設(shè)計壽命為20年左右，但是，因?yàn)殡娎|的敷設(shè)環(huán)境一般都在地下或是電纜溝里，這樣會嚴(yán)重影響電纜的使用壽命。因此，采用合理的高壓電力電纜實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電纜狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測，可以在很大程度上減少停電次數(shù)，并實(shí)施電纜狀態(tài)檢修。

2 電纜運(yùn)行中的接地電流分析

在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，110kV及110kV以上電纜大部分為單芯電纜，而35kV及35kV以下電纜大部分為三芯電纜。其中，單芯電纜的接地方式主要有交叉互聯(lián)接地、單端接地以及兩端接地等。而三芯電纜的接地方式主要采用兩端接地的方式。對于上述電纜而言，電容若是發(fā)生變化都會導(dǎo)致其接地電流增大。所以，通過對電流參數(shù)的采集分析，可以實(shí)現(xiàn)電纜運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測，從而能夠有效防止電力事故的發(fā)生。單相電纜導(dǎo)體和金屬屏蔽層之間的等效電路，如圖1所示。若是電纜受潮或是老化，那么分布參數(shù)C將會變大，從而導(dǎo)致電阻R減小，所以接地線電容電流對分布參數(shù)是較為敏感。

若是發(fā)生電纜絕緣層破損或是多點(diǎn)接地時就會產(chǎn)生環(huán)流，進(jìn)而導(dǎo)致金屬護(hù)層發(fā)熱，從而加速電纜的老化，影響電纜的壽命。所以，通過監(jiān)測電纜的接地電纜可以得到電纜外護(hù)套的全部信息。由此可知，在全部高壓電纜監(jiān)測手段當(dāng)中，接地電流監(jiān)測是最基本的手段。

3 接地電流實(shí)時監(jiān)測與其他方法的對比評價

傳統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)測方法有損耗因素法、局部放電法、溫度分布測量法、介損實(shí)時監(jiān)測等，這些方法基本都是以電流監(jiān)測為基礎(chǔ)的。由經(jīng)濟(jì)視角分析來看，現(xiàn)階段的局部放電法和溫度分布測量法對實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的要求較高，成本較高，且施工維護(hù)投入的經(jīng)濟(jì)成本也較高。對于固體材料而言，其劣化損壞過程是一個非逆轉(zhuǎn)過程。在劣化的過程當(dāng)中，電纜主絕緣當(dāng)中流過的電容電流會逐漸增加，這會增大接地電流，而這一結(jié)論也通過加速劣化試驗(yàn)得以證明，此試驗(yàn)也證明了接地線電流增量與交流擊穿電壓是相關(guān)的。通過實(shí)時接地電流監(jiān)測，可以排除一些與劣化信息不相關(guān)的信號，并從接地線電流當(dāng)中提取涵蓋電纜絕緣劣化的容性電流變化、局部放電信號以及泄漏電流變化等的信息，進(jìn)而可以借此來對絕緣的劣化狀況進(jìn)行評估。

4 接地電流實(shí)時監(jiān)測裝置應(yīng)用開發(fā)思路

現(xiàn)階段，接地電流的監(jiān)測方法已經(jīng)趨于成熟，在設(shè)置接地電流實(shí)時監(jiān)測裝置的時候，通常會在電纜的中間連接處以及兩個終端的地方安裝精度較高的電流互感器，并借助這個電流互感器進(jìn)行采樣，將采集到的信息輸入到分析裝置加以分析。電纜使用方式及接地方式的不同會使其接地電流在故障或者老化之后有著不同的特點(diǎn)，開發(fā)一系列新型的實(shí)時分析裝置是非常必要的。同時，可以借助一些較為成熟的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，開發(fā)智能分析系統(tǒng)裝置無線傳輸功能和相關(guān)的軟件，從而可以將電纜的故障信息及時傳送到運(yùn)行人員的智能手機(jī)終端，并保證運(yùn)行人員不再受限于對電纜的運(yùn)行狀況的空間跟蹤，還可以使他們利用手機(jī)隨時觀察電纜的實(shí)時數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)等信息。

5 結(jié)論

本文對電纜運(yùn)行中的接地電流進(jìn)行了分析，總結(jié)對比了不同電纜實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，進(jìn)而為專業(yè)人員提供相關(guān)的資料，使他們可以對接地電流實(shí)時檢測方法進(jìn)行更加深入的研究。此外，本文在接地電流實(shí)時監(jiān)測裝置的創(chuàng)新方面提出了新的思路，有利于對高壓電纜接地電流實(shí)時監(jiān)測技術(shù)的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]曹志強(qiáng)，趙子玉，萬麗麗.超高壓電纜網(wǎng)絡(luò)中接地系統(tǒng)的電流分布研究[J].華東電力，2009，37（11）.

[2]李展鵬.基于高壓電纜金屬護(hù)層接地電流的在線檢測系統(tǒng)分析[J].通訊世界，2013（18）.

[3]曾懿輝，劉高等.高壓電纜金屬護(hù)層接地電流在線監(jiān)測系統(tǒng)[J].計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2013，22（10）.

[4]楊宇峰，孫滿法.接地電流監(jiān)測在高壓電纜在線監(jiān)測中的應(yīng)用[J].電力安全技術(shù)，2015，17（9）.

[5]Li Zhou，Yunlong，SunJie，ChenHuanZheng.Wireless Transmission Based on GPRS Used in Cable On-line Monitoring System[C].2015 International Conference on Electrical.Electronics and Mechatronics（ICEEM2015）.

作者簡介

王輝（1973-），男。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)為淄博供電公司高級工程師，從事電力電纜技術(shù)方向的研究。

作者單位

淄博供電公司 山東省淄博市 255000