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  • 頭條應(yīng)用多傳感器的電纜絕緣監(jiān)測(cè)新方法,簡(jiǎn)單又省錢
    2021-06-04 作者:葉永市 林瑞全 龔林發(fā)  |  來(lái)源:《電氣技術(shù)》  |  點(diǎn)擊率:
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    導(dǎo)語(yǔ)針對(duì)交叉互聯(lián)交聯(lián)聚乙烯長(zhǎng)電纜絕緣故障位置監(jiān)測(cè)難度大的問(wèn)題,福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)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(shù)》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(cè)方法。研究結(jié)果表明,長(zhǎng)電纜局部絕緣故障監(jiān)測(cè)狀況與理論分析相符,驗(yàn)證了該方法的可行性。

    電力電纜正向高電壓和長(zhǎng)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(fù)載壓力,給電纜帶來(lái)安全隱患。特別是早期敷設(shè)的電纜,由于電纜老化或受外界電、熱、化學(xué)腐蝕或敷設(shè)時(shí)摩擦擠壓受損等,導(dǎo)致電纜絕緣層損耗,甚至絕緣層擊穿,易造成嚴(yán)重的電力事故。因此,保證電纜安全可靠運(yùn)行對(duì)電力輸電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)具有重要的意義。

    當(dāng)高壓?jiǎn)涡倦娎|通過(guò)交流電時(shí),周圍產(chǎn)生一個(gè)變化的磁場(chǎng),磁力線與金屬護(hù)套交鏈,會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。根據(jù)安全規(guī)定,水中敷設(shè)需要兩端接地;正常敷設(shè)為一端直接接地,另一端保護(hù)接地。對(duì)于電纜長(zhǎng)度超過(guò)1000m的電纜,多采用金屬護(hù)套交叉互聯(lián)接地,以消除或降低感應(yīng)電壓的影響。

    • 有學(xué)者提出了采用電力電纜多傳感器聯(lián)合監(jiān)測(cè)的方法來(lái)確定電纜局部劣化的大致位置,但其只針對(duì)短距離的單端接地方式,并沒(méi)有探討長(zhǎng)距離金屬護(hù)套交叉互聯(lián)的情況。
    • 有學(xué)者提出了采用測(cè)量電纜首末兩端電流差的雙電流互感器(current transformer, CT)法,通過(guò)間接測(cè)量泄露的電流值來(lái)判斷整條電纜絕緣損耗情況,但未對(duì)交叉互聯(lián)電纜的局部劣化狀況作出判斷。
    • 有學(xué)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(jù)傳送給后端微機(jī)處理與診斷,通過(guò)處理后的數(shù)據(jù)判斷電纜的絕緣狀況,但該方法也只對(duì)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(fù)雜,監(jiān)測(cè)流經(jīng)金屬護(hù)層的電流較為困難,所以無(wú)法判斷XLPE電纜局部的絕緣故障。

    鑒于以上狀況,福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)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(guò)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(gè)交叉互聯(lián)箱上安裝3個(gè)電流傳感器,在確認(rèn)整段電纜發(fā)生絕緣故障的基礎(chǔ)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(jù)三相電纜品字排列的特點(diǎn)以及電纜絕緣故障的結(jié)果,建立交叉互聯(lián)交聯(lián)聚乙烯電纜的仿真模型,進(jìn)行局部絕緣故障的仿真驗(yàn)證。

    應(yīng)用多傳感器的電纜絕緣監(jiān)測(cè)新方法,簡(jiǎn)單又省錢

    圖1 數(shù)據(jù)處理流程圖

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    圖2 多傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架圖

    多傳感器監(jiān)測(cè)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(chǎng)采集電流信號(hào)轉(zhuǎn)為模擬信號(hào),經(jīng)過(guò)濾波處理,再由GPRS傳輸給電腦,電腦根據(jù)相應(yīng)的公式與推導(dǎo),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(jié)論如下。

    • 1)在確定該相電纜絕緣故障時(shí),通過(guò)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(dāng)電纜無(wú)絕緣故障時(shí),在金屬護(hù)套上的電流很小,對(duì)電纜安全幾乎沒(méi)有影響;②當(dāng)電纜某段出現(xiàn)故障時(shí),電容增大,對(duì)電容充電,流過(guò)金屬護(hù)套主要是容性電流。

    本方法在雙CT法基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),簡(jiǎn)便易行,節(jié)省成本,為高壓電纜絕緣故障監(jiān)測(cè)提供了技術(shù)依據(jù)。

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

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