- 頭條應用多傳感器的電纜絕緣監測新方法，簡單又省錢2021-06-04 作者：葉永市 林瑞全 龔林發 | 來源：《電氣技術》 | 點擊率：導語針對交叉互聯交聯聚乙烯長電纜絕緣故障位置監測難度大的問題，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，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電纜絕緣監測方法。研究結果表明，長電纜局部絕緣故障監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合監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據傳送給后端微機處理與診斷，通過處理后的數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。由于交叉互聯交聯聚乙烯（cross-linked polyethylene, XLPE）電纜接地方式復雜，監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箱上安裝3個電流傳感器，在確認整段電纜發生絕緣故障的基礎上，觀察交叉互聯上電流大小的變化，判斷交叉互聯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，建立交叉互聯交聯聚乙烯電纜的仿真模型，進行局部絕緣故障的仿真驗證。
圖1 數據處理流程圖
圖2 多傳感器監測系統框架圖
多傳感器監測系統主要由采集單元、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。
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，節省成本，為高壓電纜絕緣故障監測提供了技術依據。
以上研究成果發表在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測”，作者為葉永市、林瑞全、龔林發。
