帶電電纜識別儀在低壓電纜臺區(qū)普查工作中的應(yīng)用研究

顧 金，錢 忠，楊維榮

(國網(wǎng)上海市電力公司嘉定供電公司,上海 201800)

低壓臺區(qū)線損精細化管理是一項供電企業(yè)長期努力鉆研但卻難以攻克的難題，主要因為低壓臺區(qū)數(shù)量眾多，線損原因復(fù)雜，排查困難。低壓臺區(qū)線損主要分為技術(shù)線損和管理線損，對于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)已經(jīng)相對比較固定和成熟的城市地區(qū)，技術(shù)線損方面降低線損幅度有限，側(cè)重點在改善管理線損方面[1]。文獻資料[1-3]研究表明，造成低壓臺區(qū)管理線損的因素主要有：① 臺區(qū)內(nèi)用戶與變壓器對應(yīng)關(guān)系不正確；② 系統(tǒng)變壓器變比、電流互感器倍率錯誤；③ 計量裝置存在誤差或故障等，其中因素①產(chǎn)生的原因為生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)(PMS)中低壓線路與用戶供電點數(shù)據(jù)資料掛接錯誤，營銷系統(tǒng)未及時更新“變與戶”變動信息。文獻[4]提出一種基于臺區(qū)識別技術(shù)的配電變壓器與表計對應(yīng)關(guān)系治理方法，僅可以解決用戶表計臺區(qū)隸屬問題，無法對低壓線路資料正確與否進行梳理。低壓架空線路清晰可見，較容易排摸清楚；低壓電纜線路埋設(shè)于地下，走向較為隱蔽，一旦變動割接未及時更新，原始資料(包括開發(fā)商自建電纜線路資料)不全或電纜首末端無標識或標識錯誤，將難以排查。

帶電電纜識別儀是一種基于脈沖電流和電磁耦合技術(shù)的電纜鑒別儀器，具有無需停電、測試方便且準確等特點。本文探索研究利用帶電電纜識別儀在低壓電纜臺區(qū)普查工作中進行應(yīng)用，研判低壓電纜與用戶供電點關(guān)聯(lián)的正確性與否，從而修正相關(guān)圖形臺賬資料及臺區(qū)關(guān)聯(lián)信息。

1 帶電電纜識別儀的工作原理

帶電電纜識別儀由信號發(fā)射機和信號接收機兩部分組成，信號發(fā)射機在低壓電纜末端(特指受電端，本文以下相同)某相使用線夾式接線端接入并發(fā)射周期性脈沖電流信號，脈沖電流信號流經(jīng)電纜線芯、過渡連接設(shè)備、架空線等至變壓器繞組低壓側(cè)，經(jīng)零線及大地返回到發(fā)射機另一接線端，從而構(gòu)成一個電流回路，如圖1所示。信號發(fā)射機利用所接的低壓電纜相對零線間電壓提供電源，由于接入帶電電路，為防止電路故障危及人員安全，采取就地保護接地。

圖1 帶電電纜識別儀工作原理圖

假設(shè)發(fā)射機發(fā)射脈沖電流幅值為I，流經(jīng)大地的返回脈沖電流幅值為I0，流經(jīng)零線的返回脈沖電流幅值為I1。則整個電流回路可以表示為

I=I0+I1

(1)

根據(jù)式(1)，流經(jīng)整根電纜的脈沖電流為I-I1，幅值相當于I0的幅值。供電系統(tǒng)低壓電纜零線一般由金屬銅構(gòu)成，回路電阻很小，而經(jīng)大地的回路存在兩端的接地電阻以及土壤電阻，阻值遠比低壓電纜零線要大得多，這與文獻[5]的分析類似。因此，返回脈沖電流主要流經(jīng)低壓電纜零線，流經(jīng)大地的返回脈沖電流可以忽略不計，對外而言流經(jīng)整根電纜脈沖電流近似為零。

同一臺區(qū)內(nèi)若有多條低壓電纜兩端零線共阻接地時，返回的脈沖電流除流經(jīng)大地外，還將通過所有低壓電纜的零線。假設(shè)有n根低壓電纜兩端零線共阻接地，則整個電路回路電流可以表示為

I=I0+I1+…+In

(2)

假設(shè)所有流經(jīng)低壓電纜零線的返回脈沖電流幅值相同，忽略流經(jīng)大地的返回脈沖電流，則流經(jīng)所檢測的低壓電纜整根電纜的脈沖電流為(1-1/n)I，共阻接地低壓電纜越多，流經(jīng)所檢測低壓電纜整根電纜的脈沖電流越大。然而，在實際供電系統(tǒng)中，低壓供電用戶最多為兩路，絕大多數(shù)用戶均為一路供電，因此流經(jīng)整根電纜的脈沖電流較小。

信號接收機是在低壓電纜首端(特指電源端，本文以下相同)利用感應(yīng)線圈耦合接收通過的脈沖電流所產(chǎn)生的磁場信號，并轉(zhuǎn)化為清晰的可見指示。同時，在感應(yīng)線圈上明確指示方向為指向電源變壓器的方向，增加極性判斷的依據(jù)。通過信號接收機指示信號的頻率與信號發(fā)射機頻率相同，增加判斷的準確性。根據(jù)分析，接收感應(yīng)線圈應(yīng)耦合套接在信號發(fā)射機所接的相同相別的電纜某相上，這樣所接收的指示信號強度最大，如果感應(yīng)線圈套接所檢測低壓電纜整根電纜外皮上，將無信號或指示信號較微弱。

2 現(xiàn)場應(yīng)用接線及安全注意事項

現(xiàn)場應(yīng)用帶電電纜識別儀時，正確的接線方式和方法才能保證檢測結(jié)果的正確和保障檢測人員的人身安全。現(xiàn)場接線時，應(yīng)首先在低壓電纜末端位置，按照接地保護線—零線—相線的先后順序?qū)⑿盘柊l(fā)射機接線端連接到待檢測低壓電纜上，檢測結(jié)束后拆除時順序相反。在接線過程中，檢測人員應(yīng)戴絕緣手套，防止觸電，同時要保證接線夾子夾在低壓電纜有電部位的牢靠位置。當信號發(fā)射機接線接好發(fā)出斷續(xù)的脈沖電流信號后，安排一人現(xiàn)場看護，再在低壓電纜首端位置利用信號接收機進行檢測。檢測時，檢測人員同樣需戴絕緣手套，將感應(yīng)線圈套接在與信號發(fā)射機所接相同相別的電纜一相上，此時信號接收機應(yīng)接收到正確的指示信號，而將感應(yīng)線圈套接在該低壓電纜其他相別上或其他電纜某相上，將無指示信號，套接在零線上將出現(xiàn)相反的指示信號。在套接感應(yīng)線圈時，感應(yīng)線圈上的指示方向應(yīng)指向電源側(cè)方向。

3 現(xiàn)場應(yīng)用存在的問題及解決措施

3.1 低壓電纜末端無法接信號發(fā)射機

低壓電纜末端所連接的為用戶供電點或其他電力設(shè)備，通常為低壓電纜終端接線盒(俗稱熔絲箱)，用戶配電柜或低壓架空線。在現(xiàn)場可能會出現(xiàn)電纜終端接線盒的門鎖已銹蝕無法打開，終端接線盒被用戶裝修后封閉，或低壓架空線與低壓電纜連接全絕緣等情況，此時線夾式接線端信號發(fā)射機將無法接入低壓電纜末端。

解決此類問題，將信號發(fā)射機的接線端口進行改裝，制作成可調(diào)換的接口，接口出線制作成線夾式接線端與插頭式接線端(與家庭電器一樣的插頭)兩種。在遇到低壓電纜末端無法接信號發(fā)射機線夾式接線端的情況時，可將信號發(fā)射機的接線端調(diào)換成插頭式，根據(jù)后續(xù)表計的連接情況將信號發(fā)射機插入用戶三孔插座上。需要注意的是，信號發(fā)射機使用插頭式接線端時，由于無法知曉用戶所接入用電的相別，在低壓電纜首端進行檢測時，應(yīng)逐個相別進行檢測，只有一相指示正確，其他相均無指示，則表明檢測結(jié)果正確，同時也就間接知道了用戶接入用電的具體相別。

3.2 無法確認低壓電纜另一端位置

低壓電纜歷史路徑走向資料不全，割接變更未及時更新以及兩端銘牌缺失或模糊不清等情況將導(dǎo)致無法知曉所檢測低壓電纜的另一端位置，無法進行信號發(fā)射或接收檢測工作。

解決此類問題，可利用電纜路徑儀，在低壓電纜的已知端耦合接入高頻信號，并結(jié)合存有的工程建設(shè)資料，探測整個低壓電纜的路徑走向，從而找到低壓電纜另一端的位置，進而進行信號發(fā)射和接收檢測工作。由于電纜路徑儀所耦合接入的信號無方向性，因此與該低壓電纜所連接的其他低壓電纜上均會有高頻信號，可能會導(dǎo)致探測到的低壓電纜另一端位置并不是實際需要探尋的位置，可以根據(jù)電纜識別儀的檢測結(jié)果，判斷所探測結(jié)果的正確性。此時，需逐個探測、檢測，直至找到正確的低壓電纜，如果存有的資料準確可大大節(jié)約測尋的時間。

3.3 低壓電纜首端位置無法接入感應(yīng)線圈

桿變臺區(qū)的低壓電纜是從裝在變壓器臺架旁的低壓零克箱上端引出，一般桿變臺架離地距離要求大于2.5 m，所以低壓電纜各相分叉處離地距離達到3 m以上，低壓跨越電纜首端位置還要更高，檢測人員無法將信號接收機的感應(yīng)線圈套接入低壓電纜的相線上。因此，在檢測有登桿的低壓電纜時，應(yīng)配備登桿工具，如腳扣皮帶，竹梯等。特殊情況還有地埋美式箱變臺區(qū)，低壓電纜是從地下引出，需打開蓋板，抽水并排風(fēng)，遇到此種情況時，應(yīng)調(diào)集外部力量協(xié)助，并配備下井木梯、水泵、排風(fēng)扇、有毒氣體檢測儀、絕緣靴等。

4 現(xiàn)場典型應(yīng)用

2017年4月，國網(wǎng)上海市電力公司嘉定供電公司普查工作人員，在嘉定鎮(zhèn)老城區(qū)內(nèi)普查過程中發(fā)現(xiàn)10 kV塔12城中線4-5號桿05078總工會桿變臺區(qū)主副桿雙零克箱各出兩根YJV-0.6/1-4×70 mm2低壓電纜，現(xiàn)場僅有兩根電纜有銘牌標識，而PMS系統(tǒng)中僅畫有最新工程新敷設(shè)的一根低壓電纜，查詢有關(guān)該桿變的歷史工程建設(shè)資料，可查詢到兩條低壓電纜的工程信息(包括PMS中有的這根低壓電纜)，還有兩根低壓電纜無任何相關(guān)資料，因此無法判斷該四根低壓電纜的關(guān)聯(lián)屬性。

電纜運檢人員攜帶著帶電電纜識別儀、電纜路徑儀、竹梯及絕緣手套等儀器和工具前往現(xiàn)場。首先，利用帶電電纜識別儀確認了最新工程新敷設(shè)的這根低壓電纜關(guān)聯(lián)的正確性。然后，根據(jù)歷史工程建設(shè)圖紙資料，找尋另外一根低壓電纜的用戶側(cè)，然而現(xiàn)場用戶供電點表計均無，則利用電纜路徑儀對該低壓電纜進行路徑探測，最終找到該低壓電纜的末端位置，經(jīng)帶電電纜識別儀檢測確認該低壓電纜就是所要找尋的低壓電纜，分析原因為該低壓電纜曾進行過工程割接沖長，用戶供電點已變更，然而工程資料未更新。還有兩根低壓電纜分別從兩零克箱出線，無法確認用戶供電點位置，則再利用電纜路徑儀探測電纜路徑，測尋到該兩根低壓電纜末端均位于一幢二層樓的墻壁上方，平行相隔5 m沿墻壁敷設(shè)至二樓，離地距離較高且全絕緣封閉，此時則至用戶側(cè)將信號發(fā)射機接線接口調(diào)換成插座式接線端，接入用戶插座，再至桿變側(cè)檢測區(qū)分出該兩根低壓電纜的對應(yīng)關(guān)系。檢測完畢后，現(xiàn)場補充安裝了電纜銘牌標識，并在PMS系統(tǒng)中進行了相關(guān)圖形及臺賬的補錄工作。檢測前與檢測后PMS系統(tǒng)中的結(jié)果示意圖如圖2所示。

圖2 05078總工會桿變臺區(qū)檢測前后PMS系統(tǒng)結(jié)果示意圖

5 結(jié)語

帶電電纜識別儀為低壓電纜臺區(qū)普查工作提供了一種便捷、準確且無需停電的新式判斷方法。在現(xiàn)場實際應(yīng)用中需根據(jù)實際情況配備輔助儀器或工具，并確保接線方式的正確。以一臺區(qū)為例，展示了帶電電纜識別儀在辨別低壓電纜臺區(qū)關(guān)聯(lián)屬性的主要應(yīng)用過程，為帶電電纜識別儀在低壓電纜臺區(qū)普查工作中的應(yīng)用提供參考。

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