高壓電纜在線監(jiān)測技術(shù)分析

戚夢輝 張承習(xí) 袁大玲 韓磊

摘要：在當(dāng)前城市輸配電網(wǎng)中，高壓電纜有著廣泛的應(yīng)用，但是目前的電纜在線監(jiān)測技術(shù)還不夠成熟。為了保護(hù)電纜的安全運(yùn)行，需要做好高壓電纜線路在線監(jiān)測技術(shù)的合理分析，才能滿足其實(shí)際的應(yīng)用要求。本文在分析電纜分布式光纖測溫、電纜金屬護(hù)套環(huán)流監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對高壓電纜線路在線監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：高壓電纜;在線監(jiān)測;分布式光纖測溫;環(huán)流監(jiān)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(zhì)以及結(jié)構(gòu)上都包含很多不同。由于性質(zhì)原因，當(dāng)前應(yīng)用比較多的屬于銅導(dǎo)體的電纜，選擇這種材質(zhì)作為電纜的主干線，是因?yàn)殂~導(dǎo)體本身就具有非常強(qiáng)的導(dǎo)電性。由于電力電纜的經(jīng)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(fèi)大量的人力物力。對高壓電纜溝井中的積水等進(jìn)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(shè)計在線監(jiān)測技術(shù)，在線監(jiān)測高壓電纜發(fā)生的狀況以及運(yùn)行狀態(tài)，出現(xiàn)問題能夠及時進(jìn)行處理。

2分布式光纖測溫系統(tǒng)

2.1分布式光纖測溫系統(tǒng)的介紹

分布式光纖測溫系統(tǒng)是一種可以在線監(jiān)測高壓電纜溫度的系統(tǒng)，監(jiān)測數(shù)據(jù)可以連續(xù)、實(shí)時傳回監(jiān)控后臺。系統(tǒng)主要由光纖測溫主機(jī)、相應(yīng)后臺軟件、測溫光纖及相關(guān)附件組成。系統(tǒng)能準(zhǔn)確探測高壓電纜沿線所有測量點(diǎn)的溫度，具有測溫精度高、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)主要特點(diǎn)如下：采用溫度在線監(jiān)測技術(shù)，在電纜非金屬外護(hù)套表面采用測溫光纖監(jiān)測溫度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式反推所監(jiān)測電纜導(dǎo)體運(yùn)行溫度，并記錄電纜導(dǎo)體運(yùn)行溫度，積累數(shù)據(jù)，尋找電纜導(dǎo)體運(yùn)行溫度在不同季節(jié)和每天不同時段的變化規(guī)律，實(shí)時監(jiān)視電纜的運(yùn)行狀況，為實(shí)行電纜狀態(tài)檢修提供依據(jù)。分布式光纖測溫系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下：（1）具有實(shí)時性、精確性、連續(xù)性等特點(diǎn);抗電磁干擾能力強(qiáng)、耐腐蝕性能好;（2）對電纜中間接頭采用多匝纏繞方式進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測;（3）可以通過軟件設(shè)置多級高溫報警和溫升速率報警;（4）采用國際通用的TCP協(xié)議，可方便與第三方系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)融合。

2.2分布式光纖測溫系統(tǒng)的應(yīng)用

針對本項(xiàng)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(jī)，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(tǒng)未來擴(kuò)展。光纖測溫主機(jī)設(shè)置于某變電站內(nèi)專用監(jiān)控房內(nèi)，再通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)將測溫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至調(diào)度室和電纜監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)在調(diào)度室和監(jiān)控中心均可對電纜運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

3電纜金屬護(hù)套環(huán)流監(jiān)測系統(tǒng)

3.1電纜金屬護(hù)套環(huán)流環(huán)流監(jiān)測系統(tǒng)的介紹

高壓電纜的金屬護(hù)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(hù)套之間。當(dāng)單芯電纜導(dǎo)體通過電流時，由于電磁感應(yīng)，金屬護(hù)層上會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，從而在金屬護(hù)套上引起環(huán)流。電纜金屬護(hù)套環(huán)流監(jiān)測系統(tǒng)可實(shí)時、在線監(jiān)測電纜金屬接地電流的有效值、頻率，當(dāng)接地電流有異常變化時及時發(fā)出警報，保障電力電纜安全運(yùn)行。電纜護(hù)套電流監(jiān)測系統(tǒng)主要特點(diǎn)如下：（1）實(shí)時、精確、在線監(jiān)測，可實(shí)時監(jiān)測高壓電纜的每個高壓電纜金屬護(hù)層接地點(diǎn)的0～300A（AC）范圍的實(shí)時電流參數(shù)，取代傳統(tǒng)人工方式的定期接地電流巡測，大大減輕現(xiàn)場測量的勞動強(qiáng)度，提高系統(tǒng)維護(hù)效率;（2）具備電流超標(biāo)自動報警及電流異常變化自動報警功能，當(dāng)電纜接地環(huán)流超過系統(tǒng)預(yù)設(shè)值時發(fā)出視聽警報，在監(jiān)控系統(tǒng)的圖形界面上閃爍紅燈報警，還可以通過發(fā)送短信或打電話的方式自動通知電纜運(yùn)維人員;（3）系統(tǒng)為獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)，不依賴于后臺系統(tǒng)，具備獨(dú)立的存儲設(shè)備，能按照監(jiān)控要求留存所有相關(guān)數(shù)據(jù);（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(jiān)測;傳感器采用開合式鉗型設(shè)計，內(nèi)徑可定制，方便安裝;（5）采用光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，傳輸距離遠(yuǎn)，穩(wěn)定可靠;（6）系統(tǒng)具備高度開放性，可開放協(xié)議，與上級平臺無縫對接，兼容性強(qiáng);（7）監(jiān)測系統(tǒng)可選擇交流供電、CT取電等供電方式，可根據(jù)實(shí)際場合靈活選取，并采用低功耗、抗干擾技術(shù)設(shè)計。

電纜金屬護(hù)套環(huán)流監(jiān)測系統(tǒng)主要由護(hù)套環(huán)流監(jiān)測主機(jī)、護(hù)套環(huán)流采集器、護(hù)套環(huán)流傳感器、相應(yīng)后臺軟件及附件組成。護(hù)套環(huán)流監(jiān)測主機(jī)可完成對環(huán)流數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測、計算和存儲等功能，還可以對采集時間進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，而且能獨(dú)立地執(zhí)行預(yù)設(shè)的監(jiān)測程序、執(zhí)行上位機(jī)的指令，并將執(zhí)行結(jié)果與監(jiān)測數(shù)據(jù)回傳至上位機(jī)。護(hù)套環(huán)流采集器一般采用全封閉式鑄鋁外殼，可長期在潮濕環(huán)境中正常工作。電路板采用大規(guī)模集成電路與多層板設(shè)計技術(shù)，使設(shè)備小型化。采集器同時設(shè)置有防雷、防靜電設(shè)計，可有效防止現(xiàn)場噪聲的干擾。系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)如下：環(huán)流測量范圍：0～300A;（可根據(jù)實(shí)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(huán)流監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

針對本項(xiàng)目電纜金屬護(hù)套接線型式，在每組電纜接頭處設(shè)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(jiān)測到的信號傳輸至接地電流采集主站。光纖測溫主機(jī)設(shè)置于某變電站內(nèi)專用監(jiān)控房內(nèi)，再通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)將環(huán)流數(shù)據(jù)實(shí)時轉(zhuǎn)發(fā)至調(diào)度室和輸電管理所監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)在調(diào)度室和電纜監(jiān)控中心均可對電纜隧道內(nèi)電纜護(hù)套環(huán)流情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

結(jié)語

電力電纜的在線監(jiān)測是以提高供電可靠性為目的，實(shí)現(xiàn)實(shí)時對接地環(huán)流等指標(biāo)的在線監(jiān)測，達(dá)到及時查找排除電纜及接頭等隱患的目的，使電力系統(tǒng)從預(yù)防性階段過渡到預(yù)知性階段，從而進(jìn)一步提高電力電纜的安全可靠供電，減少突發(fā)性的事故，縮短停電戶時時間，減少停電戶時數(shù)，確保電力電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高電網(wǎng)的供電可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]彭超，趙健康，苗付貴.分布式光纖監(jiān)測技術(shù)在線監(jiān)測電纜溫度[J].高電壓技術(shù)，2006，8（32）：43～45.

[2]徐紹軍，黃鶴鳴，陳平.單芯高壓電纜金屬護(hù)套環(huán)流異常分析及對策[J].供用電，2007，24（5）：50～51.