高压电缆运行状态在线监测技术方案之研究

高压电缆运行状态在线监测技术方案之研究

陈静洋

河钢股份有限公司承德分公司能源事业部河北省承德市867000

摘要：高压电缆的安全对人们生活以及生产等具有重要作用，作为生产的重要工具，高压电缆的可靠性直接影响生产效率。因此针对高压电缆运行状态进行不断研究，逐渐研发出在线监测技术，利用监测技术作为基础，准确了解电缆出现问题的原因，以及问题的类型等，及时进行数字信息处理，保证高压电缆的安全。

关键词：高压电缆；故障；检测方法

1高压电缆

对于高压电缆来讲，在我们的生活中起着非常重要的作用，总体来讲高压电缆是电力电缆中的一种类型，主要是传输10KV-35KV(1KV=1000V)电力，在我国很多的电力传输方面都处于主干道的地位。高压电缆的主要类型包含VV电缆、VLV电缆、以及YJV电缆等。不同的电缆线在材质以及结构上都包含很多不同。由于性质原因当前应用比较多的属于铜导体的电缆，选择这种材质作为电缆的主干线，是因为铜导体本身就具有非常强的导电性。因为电力电缆公司的经营以及管理需要，电力公司在高压电缆方面每年都会投入大量的资金，耗费大量的人力物力。对高压电缆沟井中的积水等进行定期排查，很多时候不能及时掌握或是全面掌握高压电缆的情况，因此需要针对高压电缆设计在线监测技术，能够在线监测高压电缆发生的状况以及运行状态，出现问题能够及时进行处理。

2高压电缆故障原因分析

2.1质量因素

电缆质量问题是引发电缆故障的主要因素。因电缆自身的质量问题所引发的电缆进水问题是严重影响电力系统安全性的问题。针对电缆质量给电力系统运行所带来的不利影响，相关单位需要从电缆的加工环境和绝缘屏蔽层表面的处理过程等方面入手，对电缆的生产过程进行严格控制。

2.2施工因素

电力事业是国家关注的重要问题。高压电缆的施工环节是事关高压电缆使用质量的重要因素。电缆安装施工阶段的质量问题是引发高压电缆故障问题的重要原因。导线压接质量缺乏保障的问题会让绝缘层出现老化击穿加快的问题，这一问题的出现会引发严重的接地短路事故。导体之间连接管不合格的问题也会让高压电缆内部系统出现电磁场分布不均的问题。

2.3运行因素

在人民群众用电量不断增加的情况下，高压电缆电力系统会长期处于运行状态之中。高压电缆超负荷运行现象的出现会让电缆线产生大量的热量。这种热量的不断累积会加速电缆的老化速率。高压电缆老化所引发的绝缘性降低的问题会带来严重的击穿事故。一些相对恶劣的运行环境也会给电缆的运行带来不利的影响。电缆负荷量所表现出来的不确定性也会让电缆的发热量出现改变，电缆附件密封失效以后出现的呼吸效应就会让大气中的水分和杂质等物质进入到电缆之中，进而引发严重的绝缘事故。

3110kV电缆工程在线监测系统的配置方案

3.1项目概况

某新建双回电缆线路长度约2×3.61km。电缆型号为YJLW03-Z64/1101×800，110kV电缆总长度22.4km，共设置直接接地箱8个，交叉互联接地箱8个。本项目针对高压电缆安装分布式光纤测温系统、护套环流监测系统、电缆故障定位系统以及终端塔视频监控系统，监控中心设置在110kV银滩变电站内。系统采用光纤实现电缆沟现场设备采集数据与控制中心平台通讯，通过高压电缆综合监测平台对所有设备及数据进行统一集中管理。项目从层次上分为控制中心和电缆沟两部分：

（1）控制中心。整个系统的集中控制室，主要包括集中监控平台及硬件支撑系统。控制中心硬件系统包括服务器、交换机、UPS、机柜、测温主机、护套环流主机等设备。

（2）电缆沟。防火区间内为110kV高压线路。现场针对高压电缆本体配置监控系统终端设备，如测温光纤、环流采集器、故障定位采集器等。

3.2分布式光纤测温系统配置及安装

本项目主要对高压电缆做分布式光纤测温。根据实际项目需求，工程2回电缆需占用6个测温通道，配置1台8通道10km的测温主机。感温光纤采用ATF-100型，并根据实际应用场合配置相应光纤紧套包层、不锈钢保护管、抗拉钢丝网和外护套等，以满足电缆隧道环境应用需求。感温光纤在高压电缆的中间接头处采用双环形缠绕方式固定，通过扎带捆绑保证感温光纤与电缆中间接头紧密接触，双环形缠绕光纤展开长度约6m。光纤在电缆中间接头上的安装示意图如图1所示。

图1感温光纤在电缆中间接头安装示意图

3.3护套环流监测系统配置及安装

本项目在每个直接接地箱和交叉互联接地箱上安装1套护套环流采集器、4个环流传感器，传感器采用卡扣式设计，安装在进出接地箱的接地线上；在控制中心设置1台护套环流监测主机。根据项目实际情况，工程共需配置16套环流采集器、64个环流传感器。如图2所示，环流采集器安装在电缆支架上时需使用特制的安装支架，首先将安装支架固定到电缆桥架上，再使用膨胀螺丝、固定螺母等将采集器固定到安装支架上。环流传感器直接安装在高压电缆接地线上（尽量靠近交叉互联箱等）。

图2护套环流采集器在电缆支架上安装示意图

3.4电缆故障定位系统配置及安装

本项目在每个直接接地箱位置安装1套三路分布式采集终端，在每个回路母线PT出安装一套零序采集终端。根据项目实际情况，工程需安装8套分布式采集终端、2套零序采集终端采集终端传感器安装在被监测电缆接地线上，采集电缆故障信息，安装位置如图3所示。

图3终端安装图

3.5终端塔视频监控系统配置及安装

本项目设计在每个电缆终端塔（场）部署两台高清网络球形摄像机，一台带云台可360°监控的球型摄像机，一台固定式枪机，对终端塔（场）全方位进行监控。每个终端塔（场）配置一个光端机将视频信号长距离传输至监控中心的视频录像机，终端塔（场）的视频摄像机通过太阳能取电装置供电。在监控中心部署一台NVR视频录像机，负责视频信号的存储与管理。终端塔（场）视频摄像头及太阳能供电板等均安装在铁塔上，如图4所示。摄像头蓄电池、摄像头电源、防雷器安装在户外终端箱内，户外终端箱固定在铁塔上。视频数据通过通信光纤上传到110kV银滩变电站内。

图4终端塔（场）视频监控系统安装

5结语

高压电缆是工业生产以及电力通信等行业非常重视的一部分，积极应用在线监测系统对其进行严格监测，保证其安全运行。在进行在线监测系统应用期间，需要根据具体的监测内容展开详细监测，制定科学合理的在线监测方案，不断探索最适合高压电缆在线监测的方案，为电力等行业的电缆应用提供最坚实的保障。

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