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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。

圖1 數(shù)據(jù)處理流程圖

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。

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)。