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  • 頭條應用多傳感器的電纜絕緣監(jiān)測新方法,簡單又省錢
    2021-06-04 作者:葉永市 林瑞全 龔林發(fā)  |  來源:《電氣技術》  |  點擊率:
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    導語針對交叉互聯(lián)交聯(lián)聚乙烯長電纜絕緣故障位置監(jiān)測難度大的問題,福州大學電氣工程與自動化學院的研究人員葉永市、林瑞全、龔林發(fā),在2020年第3期《電氣技術》雜志上撰文,提出一種基于多傳感器的交叉互聯(lián)電纜絕緣監(jiān)測方法。研究結果表明,長電纜局部絕緣故障監(jiān)測狀況與理論分析相符,驗證了該方法的可行性。

    電力電纜正向高電壓和長距離方向發(fā)展,人們的用電量也不斷上升,這增加了電纜線路負載壓力,給電纜帶來安全隱患。特別是早期敷設的電纜,由于電纜老化或受外界電、熱、化學腐蝕或敷設時摩擦擠壓受損等,導致電纜絕緣層損耗,甚至絕緣層擊穿,易造成嚴重的電力事故。因此,保證電纜安全可靠運行對電力輸電系統(tǒng)來說具有重要的意義。

    當高壓單芯電纜通過交流電時,周圍產生一個變化的磁場,磁力線與金屬護套交鏈,會產生感應電壓。根據安全規(guī)定,水中敷設需要兩端接地;正常敷設為一端直接接地,另一端保護接地。對于電纜長度超過1000m的電纜,多采用金屬護套交叉互聯(lián)接地,以消除或降低感應電壓的影響。

    • 有學者提出了采用電力電纜多傳感器聯(lián)合監(jiān)測的方法來確定電纜局部劣化的大致位置,但其只針對短距離的單端接地方式,并沒有探討長距離金屬護套交叉互聯(lián)的情況。
    • 有學者提出了采用測量電纜首末兩端電流差的雙電流互感器(current transformer, CT)法,通過間接測量泄露的電流值來判斷整條電纜絕緣損耗情況,但未對交叉互聯(lián)電纜的局部劣化狀況作出判斷。
    • 有學者提出了基于接地的電流法,將在接地線上采集到的電流數(shù)據傳送給后端微機處理與診斷,通過處理后的數(shù)據判斷電纜的絕緣狀況,但該方法也只對短距離高壓電纜有效。由于交叉互聯(lián)交聯(lián)聚乙烯(cross-linked polyethylene, XLPE)電纜接地方式復雜,監(jiān)測流經金屬護層的電流較為困難,所以無法判斷XLPE電纜局部的絕緣故障。

    鑒于以上狀況,福州大學電氣工程與自動化學院的研究人員,以三相電纜品字排列的220kV電壓為例:首先在電纜線芯首、末兩端安裝電流傳感器,通過兩端電流差判斷整條電纜的絕緣故障狀況;然后在電纜的每個交叉互聯(lián)箱上安裝3個電流傳感器,在確認整段電纜發(fā)生絕緣故障的基礎上,觀察交叉互聯(lián)上電流大小的變化,判斷交叉互聯(lián)電纜故障的局部位置;最后根據三相電纜品字排列的特點以及電纜絕緣故障的結果,建立交叉互聯(lián)交聯(lián)聚乙烯電纜的仿真模型,進行局部絕緣故障的仿真驗證。

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    圖1 數(shù)據處理流程圖

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    圖2 多傳感器監(jiān)測系統(tǒng)框架圖

    多傳感器監(jiān)測系統(tǒng)主要由采集單元、傳輸單元、信息管理單元組成。采集單元將電流傳感器現(xiàn)場采集電流信號轉為模擬信號,經過濾波處理,再由GPRS傳輸給電腦,電腦根據相應的公式與推導,得出電纜故障的局部位置。

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    圖3 仿真模型圖

    研究人員最后得出具體結論如下。

    • 1)在確定該相電纜絕緣故障時,通過交叉互聯(lián)箱上電流傳感器采集的值的大小變化,可以確定電纜絕緣故障的局部位置。
    • 2)由仿真電流波形圖可知:①當電纜無絕緣故障時,在金屬護套上的電流很小,對電纜安全幾乎沒有影響;②當電纜某段出現(xiàn)故障時,電容增大,對電容充電,流過金屬護套主要是容性電流。

    本方法在雙CT法基礎上進行了改進,簡便易行,節(jié)省成本,為高壓電纜絕緣故障監(jiān)測提供了技術依據。

    以上研究成果發(fā)表在2020年第3期《電氣技術》雜志,論文標題為“基于多傳感器的電纜絕緣監(jiān)測”,作者為葉永市、林瑞全、龔林發(fā)。

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