【摘要】近年来，高压交联聚乙烯电力电缆在城市电网中广泛应用，同时越来越多的架空线路也逐步进行电缆改造。电力电缆线路的安全、稳定运行对城市电网安全运行具有重要意义。本文以实际工程为例，介绍了电缆分布式光纤测温系统、电缆金属护套环流监测系统的特点、配置。【关键词】高压电缆；在线监测；分布式光纤测温；环流监测李彦雄（广州电力设计院有限公司，广东广州510610）
引言
近年来，随着城市用电量的增加，交联聚乙烯电力电缆在城市电网中广泛应用， 同时越来越多的架空线路也逐步进行电缆改造。电力电缆线路的安全、稳定运行对城市电网安全运行具有重要意义。随着城市高压电力电缆线路规模的增加，传统人工检查、运维难以满足日益增加的工作量。因此，在城市电力电缆运维中引入高压电缆线路的在线监测具有重要意义，在线监测取代了传统人工方式的定期检测，大大降低了实地检测的劳动强度，提高了电缆线路运维效率。本文以广州电网某个220kV 电缆线路工程为例， 主要介绍电缆分布式光纤测温、电缆金属护套环流监测等在线监测系统。
1 项目概况
1.1 地理位置
本文介绍的电缆项目位于广州市中心城区， 南北途径广州市三个区，线路途经区域属于城市规划要求“下地”范围。
1.2 建设规模
项目建设规模为2 回220kV 电缆出线， 电缆单线长度约为6.6km。采用单芯铜导体、交联聚乙烯绝缘电力电缆，电缆导体截面选用2500mm2。电缆线路设有中间接头22 组共计66套、GIS 电缆终端4 组共计12 套。
1.3 电缆敷设型式
电缆全线采用电力隧道敷设型式，主要选用圆形盾构断面型式。电缆采用“品”字形紧贴排列布置，按纵向蛇形放置在电缆支架上，选取适当的蛇形节距和蛇形幅宽以吸收、补偿电缆的热伸缩，并每隔一定的距离采用适当的器具进行限位、固定（如三相抱箍、单相抱箍、尼龙绳等）以约束保持电缆敷设线形。
1.4 电缆金属护套接线型式
电缆金属护套采用交叉互联两端直接接地的接地方式。
电缆分为12 小段，共组成3 个交叉互联循环段，各小段电缆连接均采用绝缘接头。在变电站侧的电缆金属护套直接接入变电站主地网；同一交叉互联段内的电缆连接采用绝缘接头，且在绝缘接头两侧采用无感同轴电缆连接， 并经过交叉互联接地保护箱接入接头处地网， 同轴电缆内外铜导体截面均选用300mm2， 其绝缘层的绝缘耐压水平按直流耐压25kV/1min不击穿选用。
2 分布式光纤测温系统
2.1 分布式光纤测温系统的介绍
分布式光纤测温系统是一种可以在线监测高压电缆温度的系统，监测数据可以连续、实时传回监控后台。系统主要由光纤测温主机、相应后台软件、测温光纤及相关附件组成。系统能准确探测高压电缆沿线所有测量点的温度， 具有测温精度高、不受电磁干扰等优点。系统主要特点如下：采用温度在线监测技术， 在电缆非金属外护套表面采用测温光纤监测温度，经过根据经验公式反推所监测电缆导体运行温度，并记录电缆导体运行温度，积累数据，寻找电缆导体运行温度在不同季节和每天不同时段的变化规律，实时监视电缆的运行状况，为实行电缆状态检修提供依据[1]。分布式光纤测温系统的主要特点如下：
（1）具有实时性、精确性、连续性等特点；抗电磁干扰能力强、耐腐蚀性能好；
（2）对电缆中间接头采用多匝缠绕方式进行重点监测；
（3）可以通过软件设置多级高温报警和温升速率报警；
（4）采用国际通用的TCP 协议，可方便与第三方系统进行数据传输和系统融合，如图2 所示。
2.2 分布式光纤测温系统的应用
光纤测温主机，本工程使用8 通道中的2 个光通道，剩余通道作为备用，方便系统未来扩展。光纤测温主机设置于某变电站内专用监控房内， 再通过内部网络将测温数据转发至调度室和输电管理所监控中心， 实现在调度室和监控中心均可对电缆运行状况进行实时监测。
3 电缆金属护套环流监测系统
3.1 电缆金属护套环流概述
高压电缆的金属护套是电力电缆的重要组成部分， 位于电缆主绝缘与非金属外护套之间。当单芯电缆导体通过电流时，由于电磁感应，金属护层上会产生感应电压，从而在金属护套上引起环流。电缆非金属外护套的绝缘状态、交叉互联分段不均匀、金属护套电气接线方式不正确、金属护套接地不良等等各种情况都会引起金属护套环流异常现象， 严重威胁电缆运行安全。当电缆金属护层环流出现异常时会产生多方面的危害，如造成电缆绝缘局部高温损耗发热，加速绝缘老化，降低电缆使用寿命，严重时导致电缆发生直接击穿接地故障；使电缆外护套破损，出现多点接地现象；直接影响载流量，产生较大的电能损耗，浪费资源等[2~3]。因此，对电缆线路的金属护套环流监测对电网安全运行具有重要意义。
3.2 环流监测系统的介绍
电缆金属护套环流监测系统可实时、在线监测电缆金属接地电流的有效值、频率，当接地电流有异常变化时及时发出警报，保障电力电缆安全运行。电缆护套电流监测系统主要特点如下：
（1）实时、精确、在线监测，可实时监测高压电缆的每个高压电缆金属护层接地点的0~300A （AC） 范围的实时电流参数，取代传统人工方式的定期接地电流巡测，大大减轻现场测量的劳动强度，提高系统维护效率；
（2）具备电流超标自动报警及电流异常变化自动报警功能，
当电缆接地环流超过系统预设值时发出视听警报， 在监控系
统的图形界面上闪烁红灯报警， 还可以通过发送短信或打电话的方式自动通知电缆运维人员；
（3）系统为独立运行的系统，不依赖于后台系统，具备独立的存储设备，能按照监控要求留存所有相关数据；
（4）电流传感器磁芯可以采用差异化材料，可满足各种场合各种精度要求的电流监测；传感器采用开合式钳型设计，内径可定制，方便安装；
（5）采用光纤传输网络，传输距离远，稳定可靠；
（6）系统具备高度开放性，可开放协议，与上级平台无缝对接，兼容性强；
（7）监测系统可选择交流供电、CT 取电等供电方式，可根据实际场合灵活选取。并采用低功耗、抗干扰技术设计。
电缆金属护套环流监测系统主要由护套环流监测主机、护套环流采集器、护套环流传感器、相应后台软件及附件组成。护套环流监测主机可完成对环流数据的采集、监测、计算和存储等功能，还可以对采集时间进行远程控制，而且能独立地执行预设的监测程序、执行上位机的指令，并将执行结果与监测数据回传至上位机。护套环流采集器一般采用全封闭式铸铝外壳，可长期在潮湿环境中正常工作。电路板采用大规模集成电路与多层板设计技术，使设备小型化。采集器同时设置有防雷、防静电设计，可有效防止现场噪声的干扰。系统主要技术参数如下：环流测量范围：0~300A；（可根据实际要求定制）；电流检测精度：1 级；采样周期：可小于1s；外接传感器接口：9 个；工作温度：-40~70℃；
工作湿度：0~98%；
电磁兼容性：满足GB17625.1 要求。
3.3 环流监测系统的应用
针对本项目电缆金属护套接线型式， 在每组电缆接头处设置2 套接地电流采集装置（每套装置可采集3 路接地电流），在线路两端变电站GIS 终端处各增加1 套接地电流采集装置，共计48 套接地电流采集装置。然后通过通信光缆将监测到的信号传输至接地电流采集主站。光纤测温主机设置于某变电站内专用监控房内， 再通过内部网络将环流数据实时转发至调度室和输电管理所监控中心， 实现在调度室和监控中心均可对电缆隧道内电缆护套环流情况进行实时监测。
4 结语
本文以某220kV 电缆线路工程为例， 介绍了电缆分布式光纤测温系统、电缆金属护套环流监测系统的原理、特点及应用配置情况。在线监测取代了传统人工方式的定期检测，对提高电缆线路运维效率有积极作用，工程设计中可供参考借鉴。
参考文献
[1]彭超，赵健康，苗付贵.分布式光纤监测技术在线监测电缆温度[J].高电压技术，2006，8（32）：43~45.
[2]徐绍军，黄鹤鸣，陈平.单芯高压电缆金属护套环流异常分析及对策[J].供用电，2007，24（5）：50~51.
[3]江日洪.交联聚乙烯电力电缆线路[M].北京：中国电力出版社，2009.收稿日期：2018-10-13
作者简介：李彦雄（1986-），男，陕西榆林人，工程师，硕士，主要从事高压电缆线路设计工作
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