高壓電纜在線監測技術分析

戚夢輝 張承習 袁大玲 韓磊

摘要：在當前城市輸配電網中，高壓電纜有著廣泛的應用，但是目前的電纜在線監測技術還不夠成熟。為了保護電纜的安全運行，需要做好高壓電纜線路在線監測技術的合理分析，才能滿足其實際的應用要求。本文在分析電纜分布式光纖測溫、電纜金屬護套環流監測系統的基礎上，對高壓電纜線路在線監測技術進行探討。

關鍵詞：高壓電纜;在線監測;分布式光纖測溫;環流監測

1高壓電纜

高壓電纜在我們的生活中起著非常重要的作用，總體來講高壓電纜是電力電纜中的一種類型，主要是傳輸10kV及以上電壓等級電力，在我國很多地方的電力傳輸都處于主干道的地位。高壓電纜的主要類型包含VV電纜、VLV電纜、以及YJV電纜等。不同的電纜在材質以及結構上都包含很多不同。由于性質原因，當前應用比較多的屬于銅導體的電纜，選擇這種材質作為電纜的主干線，是因為銅導體本身就具有非常強的導電性。由于電力電纜的經營以及管理需要，電力公司在高壓電纜方面每年都會投入大量的資金，耗費大量的人力物力。對高壓電纜溝井中的積水等進行定期排查，很多時候不能及時掌握或是全面掌握高壓電纜的情況，因此需要利用高壓電纜設計在線監測技術，在線監測高壓電纜發生的狀況以及運行狀態，出現問題能夠及時進行處理。

2分布式光纖測溫系統

2.1分布式光纖測溫系統的介紹

分布式光纖測溫系統是一種可以在線監測高壓電纜溫度的系統，監測數據可以連續、實時傳回監控后臺。系統主要由光纖測溫主機、相應后臺軟件、測溫光纖及相關附件組成。系統能準確探測高壓電纜沿線所有測量點的溫度，具有測溫精度高、不受電磁干擾等優點。系統主要特點如下：采用溫度在線監測技術，在電纜非金屬外護套表面采用測溫光纖監測溫度，根據經驗公式反推所監測電纜導體運行溫度，并記錄電纜導體運行溫度，積累數據，尋找電纜導體運行溫度在不同季節和每天不同時段的變化規律，實時監視電纜的運行狀況，為實行電纜狀態檢修提供依據。分布式光纖測溫系統的主要特點如下：（1）具有實時性、精確性、連續性等特點;抗電磁干擾能力強、耐腐蝕性能好;（2）對電纜中間接頭采用多匝纏繞方式進行重點監測;（3）可以通過軟件設置多級高溫報警和溫升速率報警;（4）采用國際通用的TCP協議，可方便與第三方系統進行數據傳輸和系統融合。

2.2分布式光纖測溫系統的應用

針對本項目電纜線路情況，選用1臺10km、8通道的分布式光纖測溫主機，本工程使用8通道中的2個光通道，剩余通道作為備用，方便系統未來擴展。光纖測溫主機設置于某變電站內專用監控房內，再通過內部網絡將測溫數據轉發至調度室和電纜監控中心，實現在調度室和監控中心均可對電纜運行狀況進行實時監測。

3電纜金屬護套環流監測系統

3.1電纜金屬護套環流環流監測系統的介紹

高壓電纜的金屬護套是電力電纜的重要組成部分，位于電纜主絕緣與非金屬外護套之間。當單芯電纜導體通過電流時，由于電磁感應，金屬護層上會產生感應電壓，從而在金屬護套上引起環流。電纜金屬護套環流監測系統可實時、在線監測電纜金屬接地電流的有效值、頻率，當接地電流有異常變化時及時發出警報，保障電力電纜安全運行。電纜護套電流監測系統主要特點如下：（1）實時、精確、在線監測，可實時監測高壓電纜的每個高壓電纜金屬護層接地點的0～300A（AC）范圍的實時電流參數，取代傳統人工方式的定期接地電流巡測，大大減輕現場測量的勞動強度，提高系統維護效率;（2）具備電流超標自動報警及電流異常變化自動報警功能，當電纜接地環流超過系統預設值時發出視聽警報，在監控系統的圖形界面上閃爍紅燈報警，還可以通過發送短信或打電話的方式自動通知電纜運維人員;（3）系統為獨立運行的系統，不依賴于后臺系統，具備獨立的存儲設備，能按照監控要求留存所有相關數據;（4）電流傳感器磁芯可以采用差異化材料，可滿足各種場合各種精度要求的電流監測;傳感器采用開合式鉗型設計，內徑可定制，方便安裝;（5）采用光纖傳輸網絡，傳輸距離遠，穩定可靠;（6）系統具備高度開放性，可開放協議，與上級平臺無縫對接，兼容性強;（7）監測系統可選擇交流供電、CT取電等供電方式，可根據實際場合靈活選取，并采用低功耗、抗干擾技術設計。

電纜金屬護套環流監測系統主要由護套環流監測主機、護套環流采集器、護套環流傳感器、相應后臺軟件及附件組成。護套環流監測主機可完成對環流數據的采集、監測、計算和存儲等功能，還可以對采集時間進行遠程控制，而且能獨立地執行預設的監測程序、執行上位機的指令，并將執行結果與監測數據回傳至上位機。護套環流采集器一般采用全封閉式鑄鋁外殼，可長期在潮濕環境中正常工作。電路板采用大規模集成電路與多層板設計技術，使設備小型化。采集器同時設置有防雷、防靜電設計，可有效防止現場噪聲的干擾。系統主要技術參數如下：環流測量范圍：0～300A;（可根據實際要求定制）;電流檢測精度：1級;采樣周期：可小于1s;外接傳感器接口：9個;工作溫度：-40～70℃;工作濕度：0～98%;電磁兼容性：滿足GB17625.1要求。

3.3環流監測系統的應用

針對本項目電纜金屬護套接線型式，在每組電纜接頭處設置2套接地電流采集裝置（每套裝置可采集3路接地電流），在線路兩端變電站GIS終端處各增加1套接地電流采集裝置，共計48套接地電流采集裝置。然后通過通信光纜將監測到的信號傳輸至接地電流采集主站。光纖測溫主機設置于某變電站內專用監控房內，再通過內部網絡將環流數據實時轉發至調度室和輸電管理所監控中心，實現在調度室和電纜監控中心均可對電纜隧道內電纜護套環流情況進行實時監測。

結語

電力電纜的在線監測是以提高供電可靠性為目的，實現實時對接地環流等指標的在線監測，達到及時查找排除電纜及接頭等隱患的目的，使電力系統從預防性階段過渡到預知性階段，從而進一步提高電力電纜的安全可靠供電，減少突發性的事故，縮短停電戶時時間，減少停電戶時數，確保電力電網的穩定運行，提高電網的供電可靠性。

參考文獻

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