110kV及以上交联聚乙烯电缆在线监测技术的实际应用

2019-01-14孙宇爽

通信电源技术 2019年4期

孙宇爽

（中山市电力工程有限公司，广东中山 528400）

0 引言

目前，110kV及以上交联聚乙烯电缆在线监测主要倾向于开展绝缘弱点检出和老化监测技术的研究。强化110kV及以上交联聚乙烯电缆在线监测技术的实际应用研究，可促进相应监测技术的应用和发展，保障电网的正常运行，尤其是保障电线电缆系统的运行质量和安全。

1 电线电缆在线监测发展概述

相较于PVC绝缘电缆，交联聚乙烯电缆结构简单，重量较轻，耐热性、负载力及机械性能较好，更适用于电网领域。近年来，随着交联聚乙烯绝缘电缆的发展，它的应用也越来越广泛。对于国外发达国家，电缆在线监测技术的研究已取得较多成果。我国对110kV及以上电缆在线监测技术的研究起步较晚，尤其是其系统研究和工程化应用方面。电力电缆在线监测包括直流叠加、电介损等多种方法，但都具有相应的固定局限性。目前，普遍采用多种监测方法结合的方法，以实现电线电缆的精准监测，有效提高监测质量。

2 110kV及以上交联聚乙烯电缆在线监测

2.1 局部放电的在线监测

对于局部放电的在线监测，常用的方法主要有高频电流传感器法和超声波/声发射监测法。

第一，高频电流传感器法。利用该方法开展相应监测工作，尤其是对带屏蔽铠装电缆的监测，可获得良好效果。实际监测时，由于电线电缆带屏蔽铠装层，使电缆放电脉冲的切向分量产生轴向附加磁场，通过线圈净磁通的大小，分析和判断电线电缆的局部放电情况。该监测方法不仅监测效果较好，可监测失真脉冲信号，还不会影响电缆的传输性能。系统监测设备放置过程中，传感器的放置位置要求较低，可绕电缆沿任意方向放置。但需注意，由于传感器对低频分量的灵敏度较差，实际监测距离有限（10 m左右），更适用于短电缆或电缆附件等的在线监测。

第二，超声波/声发射监测法。该方法应用较广，技术较成熟。电线电缆运行中出现局部放电时，其声信号频带较宽，可通过电线电缆外部的加速度或声发射传感器监测。声学监测方法的优势是外部电磁噪声的实际影响较小，监测效果较好。由于电缆的绝缘材料特性，声波频率越大，则声波吸收作用越好。声信号传播过程中，高频部分衰减较快，实施监测时需强化相应的控制工作。实际监测时，既可采用固定传感器的监测方式，也可采用移动监测的方式。此外，采用超声波/声发射监测法，可避免电磁干扰，监测效果更好。

2.2 绝缘外护套接地电阻及化学电势的在线测量

外护套是电线电缆最外面的保护层，材料多采用聚氯乙烯或聚乙烯。外护套的电线电缆保护作用较强，且绝缘效果和密封效果较好。绝缘外护套的在线监测关系电线电缆的整体使用寿命。可采用两次测量法测量绝缘护套对地电阻和化学电势，仅依靠较低电压的直流标准电势即可完成监测工作[1]。

2.3 电缆金属护层接地线电流监测

为了解电缆电线的老化情况，提前做好防治措施，需实施电缆金属护层接地线电流监测。采用监测电缆接地线电容电流增量的方法，可更简单地实现具体监测工作。通常只要将电流互感器套在接地线上，即可实现相应的监测工作。电网的电线电缆系统建设中，110kV电缆线路的金属屏蔽层普遍采用单点接地方式，监测数据时无需改变接地线的连接情况[2]。

2.4 电缆本体和接头温度测量

电缆故障问题主要表现为绝缘水平下降、泄露电流增大及损耗增加等。此故障问题会导致电线电缆运行中出现温度升高的现象，造成电线电缆的绝缘老化和腐蚀，进而导致泄露电流越来越大，温度越来越高，陷入恶性循环。因此，有必要做好电缆本体和接头温度监测工作，可采用电缆绝缘表面在线温度测量的方法。利用该方法监测时，依靠单根光纤即可完成多个电缆故障点的温度在线监测工作[3]。

3 110kV及以上交联聚乙烯电缆在线监测技术的实际应用

3.1 由树状放电规律进行在线监测

树状放电是根据不同的划分原则进行不同的分类，例如，根据行程原因，可分为水树枝和电树枝；根据发展形状，可分为丛状放电和枝状放电；根据电压情况，可分为从状放电和枝状放电。

实际监测时，丛状放电和枝状放电的表现特征明显不同。电流脉冲参数可表征不同的放电形式和放电发展阶段。因此，根据局部放电电气参数与树枝老化的几何参数之间的规律，预测树状放电的类型及发展情况，从而实现电缆的在线监测。经综合分析可知，枝状放电中，树枝长度与脉冲参数的相关系数有正、负；丛状放电中，相关系数都为负。