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电缆接地环流在线监测设计研究

电缆环流监测装置 2019-12-19 技术论文 555 ℃ 0 评论

摘要:作为主要的电能传输介质,电力电缆绝缘状态的好与坏直接关乎到电力传输是否安全,因此电力部门一直尤为重视电力电缆绝缘状态的监测工作。目前通常采用预防性试验与人工巡检两种途径来监测电力电缆的绝缘状态,但是这两种方法均存在一定弊端。文章设计研究了一种新的电缆接地环流在线监测技术,以妥善监测电力电缆的绝缘状态。关键词:电网;电力电缆;绝缘状态;接地环流在线监测技术 杨景波,吴鑫强,于建友,刘明(国网吉林省电力有限公司白山供电公司,吉林白山134300)

 
伴随城市规模不断扩大,为了将电能输送到城市的各个角落,电网建设的范围也越来越大,输电线路的长度也呈几何倍数增加。尤其像北京、上海这样的大城市,其电网更是呈现出了高负荷增长、高负荷密度等特点,这也就对电力传输介质提出了更高的要求。电力电缆运行时间不断增加、传输容量不断增大、电压等级不断升高,电力电缆绝缘老化问题日渐凸显出来,故障发生的概率增加[1]。为了有效预防电力电缆因为绝缘问题产生电力事故,需要定期对电力电缆开展预防性实验,然而这种方法本身就存在一定破坏性,会加速电缆老化,而且也无法实现带电检测,因此研究新的安全有效的电力电缆绝缘在线监测技术势在必行。
1电力电缆概述
1.1 电力电缆的基本构成
电力电缆主要用于传输与分配电能,常常用于发电站的引出电路、城市电网、过江过海的水下输电线、工矿企业的内部供电等。电力电缆主要由保护层、屏蔽层、绝缘层、导电线芯四个部分组成[2]。保护层的作用主要是保护电力电缆免受外界水分以及杂质的侵入,以及防止电力电缆受到外力的直接破坏。15 kV及以上的电力电缆通常情况下均有绝缘屏蔽层和导体屏蔽层。绝缘层的主要作用是使导电线芯与不同相的导电线芯以及大地之间实现电气上的彼此隔离,从而确保电能的安全输送,绝缘层是电力电缆不可或缺的重要组成部分之一。导电线芯则是电力电缆的主要组成部分,是电力电缆的导电部分,起着输送电能的作用。1.2电力电缆的主要分类
按电压等级电力电缆主要分为:(1)特高压电缆(1000 kV及以上);(2)超高压电缆(275~800 kV);(3)高压电缆(通常指110 kV及以下),比如交联聚乙烯绝缘电缆、聚乙烯电缆等;(4)中低压电缆(通常指35kV及以下),比如交联聚乙烯绝缘电缆、聚乙烯绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电缆等;(5)低压电缆(适用于固定敷设在交流50 Hz,额定电压3 kV及以下的输配电线路上作输送电能用)。

按绝缘材料分电力电缆主要分为:(1)橡皮绝缘电力电缆,其优点是柔软且富有弹性,能够胜任敷设弯曲半径小、移动频繁的场合。(2)塑料绝缘电力电缆,其优点是制造加工方便,质量轻,而且敷设安装方便,不会受到敷设落差限制,在中低压电缆中获得了广泛应用,缺点是存在树枝化击穿情况,无法于更高电压使用。(3)油浸纸绝缘电力电缆,这种电缆有着最长的应用历史,优点是价格低廉、使用寿命长、安全可靠,缺点是敷设会受落差限制。自不滴流浸纸绝缘开发出来后,很好地对落差限制问题予以了解决,使得油浸纸绝缘电力电缆仍然得到广泛的使用。
2 电缆接地环流在线监测总体设计方案
当电力电缆出现绝缘故障、金属护层多点接地、金属护层绝缘击穿、主绝缘层绝缘老化等情况的时候,金属护层接地环流将会增大[3]。电力电缆发生故障时的接地环流与正常运行时的接地环流两者不在一个数量级上。与此同时,电力电缆表面温度也能够将电缆运行状态间接反映出来[4],如果电缆表面温度升高则说明此时电缆电流负载过大,有发生短路故障的可能,能够预警可能将要发生的短路等故障。因此电缆接地环流在线监测设计就是利用电缆金属护层接地环流以及表面温度的变化作为特征信号予以监测,以此作为一种判据来判断电力电缆的绝缘状态。

电缆接地环流在线监测系统框图见图1所示。

新设计的电缆接地环流在线监测系统主要分为监测硬件系统以及上位机软件系统两大部分。监测硬件系统主要包含温度传感器、电流互感器、通讯设备等系列设施,上位机软件系统则主要负责整个在线监测系统的数据处理、数据传输等功能。电缆接地环流在线监测系统的运行流程具体如下:温度传感器将采集到的电缆表面温度信号、电流互感器将采集到的接地电流信号以及地理位置信息传递给通讯设备,通讯设备再将收到的信号经过转换发送给GPRS网络,GPRs将接收到的信号再利用无线发送的方式传递给Inter—net网络,Internet网络将接收到的数据信息传送给监控中心,监控中心会对接收到的数据信息进行分析判断,并将监测结果显示出来。如果通过分析判断,接收的某段数据信息存在异常,监控中心就会进行预警,并将预警信息发送至GSM短信猫,由GSM短信猫向监测人员发送报警短信,短信内容将包含电缆异常情况以及位置信息。监测人员接收到短信后,通知检修人员前往故障发生地点开展检修维护工作。
为了使新设计的电缆接地环流在线监测系统能够发挥应有功能,还需要对其不断进行调试。本文在实验室模拟环境下对电缆接地环流在线监测系统开展了软硬件的联合调试工作。整个调试过程如下:监测终端上电一模拟超限电流一模拟量转化为数据信息一GPRS网络一Internet网络一监控中心一显示并分析处理数据一启动报警程序一报警信息传送至GSM短信猫一监测人员接收到报警短信。经过数次的调试测试,整个监测系统运行正常,初步达到了设计要求。
3结束语
综上所述,本文针对现有电力电缆绝缘状态的监测技术存在的不足,利用电缆接地环流以及电缆表面温度两个特征信号设计研究了一种新的电缆接地环流在线监测系统,经模拟实验测试,整个系统运作正常,达到了最初的研究设计要求,但在实际运行中可能会存在问题,需要经过长期的实际运行才能发现。
参考文献:
[1]洪娟.高压电缆金属护层环流在线监测系统的研究和应用[D].保定:华北电力大学,2013.
[2]郭伟华.1 10 kV电力电缆金属护层环流在线监测技术及其应用口].电子世界,2015,(18):170—171.
[3]刘杰.高压电缆护套环流分析及防范措施[J].通信电源技术,2013,31(06):58—61.
[4]胡伟,任广振,张礼宾.电力电缆金属护层环流在线监测装置的应用[J].浙江电力,2012,(10):22—24.

本文标签:环流监测环流监测技术规范

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