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高压电缆线路在线监测技术及应用发布时间：2022-06-01T06:29:40.199Z 来源：《新型城镇化》2022年10期作者：陈炳健[导读] 目前，高压电缆已经取代了架空线成为了城市核心区域的电网首选，高压电缆金属保护层合理接地是安全运行的保证。
目前国内大部分主干电缆主要是通过计划检修实现高压电缆接地电流检测，这一方式操作比较简单，但是增加了运维成本，而且无法实时监测。
本文就对高压电缆线路在线监测技术及应用措施进行深入探讨。
陈炳健国网福州供电公司自贸区供电服务中心福建福州 350000摘要：目前，高压电缆已经取代了架空线成为了城市核心区域的电网首选，高压电缆金属保护层合理接地是安全运行的保证。
目前国内大部分主干电缆主要是通过计划检修实现高压电缆接地电流检测，这一方式操作比较简单，但是增加了运维成本，而且无法实时监测。
本文就对高压电缆线路在线监测技术及应用措施进行深入探讨。
关键词：高压；电缆线路；在线；监测技术随着工业化、城市化进程的不断加快，大中型城市的电力需求在不断增加。
电力电缆凭借其诸多优势，逐渐成为城市电力传输的主要方式。
因此，对高压电缆线路的在线监测技术进行分析研究，对于城市电力传输也能提供保障。
1、电缆线路在线监测的重要性在城市电网的建设过程中，大多使用的都是交联聚乙烯（XLPE）电力电缆。
这种电缆在投入运行的1~5年中，也就是在其运行的初期极容易因为电缆的附件设备脱落或者敷设安装的质量问题而引发城市供电事故；在交联聚乙烯（XLPE）电力电缆投入运行的5~25年里，也就是在其运行的中期阶段，虽然电缆的线路故障率较低，但故障的种类却很多，其中包括因电缆自身老化而引发的绝缘体故障等；在交联聚乙烯（XLPE）电力电缆投入运行的25年之后，电缆的故障率又会持续升高，这是因为线缆本身的绝缘体、电一热和电缆附件都明显出现老化现象。
根据以往电网系统中电缆线路的运行经验表明，电缆线路故障是引发城市电网系统事故，给人们的生产生活造成巨大损失的根本原因。
10kV交联聚乙烯电缆中间头的在线监测技术摘要：本文通过项目研究的10kV交联聚乙烯电缆中间头的在线监测技术，结合现在城市配电网建设当中出现的电力电缆故障，设计出能够在线实时监测系统。
在线实时监测系统有采集模块、数据处理模块、数据传输模块构成。
通过在线实时监测系统得到的数据，经过公网上传云端，用户随时随地可从云端获取数据，如若数据异常，会发出警报，从而实现实时监测。
关键词：在线故障分析；温度检测；实时监测；0 引言近年来，随着城市化建设的快速推进，为适应城市用电需求，电网建设的不断发展，电力电缆线路被越来越多的应用到城市配电网建设当中，社会对电网可靠性要求越来越高，电力设备的检修就显得尤为重要。
交联聚乙烯电缆容易铺设、运行维护简便、耐高温并且绝缘性能优良，被广泛运用做电缆，逐步取代油纸绝缘电缆和架空线路。
交联聚乙烯电缆容易受到热、电、机械等环境因素的影响从而影响其绝缘性能。
交联聚乙烯电缆和电缆接头的绝缘损坏等问题极易引起电力故障，影响人们正常的生产生活。
而且交联聚乙烯电缆大都运用直埋、穿管、桥架等方式，给检修带来难度。
1 现状近年来，随着配网规模不断扩大、线路电容电流显著增大等情况出现。
在电路出现问题时，电缆线或多或少出现温度异常。
在日常电缆线路运维工作中，通常会对电缆做定期的试验，并以此来对配电电缆的绝缘情况进行判断，如耐压试验、电缆振荡波试验等，从而对可能发生的故障作出初步估计。
但是这些传统的故障检修，其工作量大、安全系数低并且需要进行停电测试，停电会影响人们的生产生活，造成巨大的经济损失。
因此，研究电力电缆故障在线定位方法对提高供电质量具有重要意义。
早在1950年，国外就提出状态监测的思路；1970年前后状态监测被邻国日本开始使用。
我国在这个方面发展比较晚也比较缓慢，近二十年来，在各大高校和电力企业的推动下，配电电缆绝缘状态监测技术发展迅速。
近年来，配电网故障在线定位方法主要有直流分量法、局部放电法、温度在线监测、直流叠加法、在线介质损耗角正切法等。
基于局部放电频谱分析的XLPE电力电缆在线监测技术研究摘要：随着信号采集技术、抗干扰技术、滤波技术的不断发展，电力电缆局部放电在线监测手段日益完善，在实际应用中也将会逐渐适应各种各样的复杂环境，从而在电力电缆线路的安全运行中发挥越来越重要的作用。
关键词：XLPE电力电缆;局部放电;在线监测引言随着电力电缆在城市电网中得到广泛应用，电缆的绝缘问题愈显突出。
由于电缆通常是敷设在管沟或隧道中，到目前为止，还没有较好的技术能够掌握运行中电缆的绝缘状态。
当前，电缆线路在线监测多数是监测电缆的温度。
然而，据统计，电缆故障多数源于施工时机械损伤和绝缘处理不当，如制造中存在空隙、裂纹、受潮或损坏。
最能够反映电缆绝缘特征的是电缆的局部放电。
运行中的电缆总是与其他电气设备相连接（如变压器、GIS、开关、电压互感器、架空线等），这些设备也可能产生局部放电，要将电缆的局部放电信号从其他设备放电或干扰中区分出来是一个关键问题。
基于上述问题，必须从研究电缆局部放电机理出发，摸清其放电传播的物理过程，以其作为基础，寻找有效区分电缆内部放电和外部干扰的检测技术。
目的是模拟电缆运行中的实际情况，利用局部放电传感器，检测电缆在内部放电和外部干扰传播时，找出传播规律及特点，寻找到能准确区分内部放电和外部干扰的可行方案。
一、基于局部放电频谱分析XLPE电力电缆在线监测技术（一）局部放电监测的现状XLPE电力电缆在运行中，其局部放电脉冲的宽度，在1纳秒至10纳秒之间，其所表示的含义为：局部放电脉冲信号有瞬间即逝的特征，尤其以电缆为介质的传输中，高频脉冲信号的衰减程度会逐渐增加。
所以，在XLPE电力电缆的终端处，很难采用监测系统对局部放电的信号进行采集，或者已经采集的信号，存在严重的失真现象，导致测量结果存在严重的误差问题，影响后续的相关工作。
在本文的分析中，將宽频带局部放电传感器的方式，应用在监测甚高频频段局部放电的工作中。
另外，由于XLPE电力电缆的局部放电现象，经常发生在附件的周围，或者就应该在相应的位置，以接地的方式，安装局部放电传感器。
目录1范围 (2)2规范性引用文件 (2)3术语和定义 (2)4使用条件 (3)5技术要求 (4)6试验 (5)7 附则 (5)附录A dB与mV之间换算关系 (6)附录B 编制说明 (7)10kV～35 kV高压开关柜局部放电在线监测装置技术规范1范围本标准适用于在发电厂和变电站现场条件下，处于运行状态的10kV～35kV电压等级以局部放电为主要测试项目的高压开关柜设备中在线监测装置选型。
本标准适用于指导中国南方电网有限责任公司系统内开展以局部放电为主要测试项目的高压开关柜在线监测装置技术要求。
环网柜、箱式配电变压器的局部放电在线监测装置技术要求可参考本标准执行。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括刊误的内容）或修订版均不适用于本标准。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 50150 电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB3906-1991 3~35kV交流金属封闭式开关设备GB/T16927.1-1997 高电压试验技术一般试验要求GB/T16927.2-1997 高电压试验技术试验程序GB/T 4208 外壳防护等级（IP代码）GB/T 17626 电磁兼容试验和测量技术GB/T 2423 电工电子产品环境试验GB 2421 电工电子产品基本环境试验规程GB 11022 高压开关设备通用技术条件DL417-91-1991 电力设备局部放电现场测试导则DL/T404-1997 户内交流高压开关柜订货技术条件Q/CSG1 0007-2004 电力设备预防性试验规程3术语和定义3.1 局部放电partial discharge局部放电在本标准中指的是发生在开关柜内部绝缘结构中局部区域的现象，包括绝缘表面和绝缘内部的放电。
在本标准中的局部放电范畴包括导体表面电晕、绝缘表面爬电及内部气隙放电等类型，属于广义概念。
XLPE电缆绝缘在线检测技术方法综述摘要：电力电缆在电力系统电力供应中的应用越来越广泛,供电质量的可靠性也越来越为供电企业和电力用户所关心，电力电缆的可靠性是保证供电可靠性的重要环节之一.如何实现电力电缆的在线监测和状态检修，一种重要的前提就是对电力电缆进行实时的状态检测。
本文基于交联聚乙烯电缆（XLPE电力电缆）绝缘在线检测技术的地位和意义，梳理了国内外XLPE电力电缆在线检测技术的研究现状，，并探讨了XLPE电力电缆绝缘在线检测技术的发展方向，阐述了电力电缆绝缘故障在线监测系统的国内外技术现状和发展趋势，在此分析的基础上认识到电缆绝缘在线监测是迫切需要的。
关键词：XLPE电力电缆；电缆绝缘；在线检测1 电缆绝缘在线检测的意义电力电缆是电力系统的重要组成部分，随着企业生产的发展,对电力需求的不断增加，电力电缆的使用量也在逐年增长,现代化企业的生产要求电力电缆的运行必须是长期、连续和安全稳定［1］.因此如何保证电力电缆安全稳定运行是电力系统中长期研究的一个多因素、非常复杂的课题。
长期以来，为了防止事故的发生，对电力系统运行中的设备，一直坚持定期进行预防性试验的制度.这对保证设备在电力系统中安全可靠地运行、防止事故的发生起了很好的作用［2].但是随着电力生产的发展,传统的常规性预防试验，已经满足不了安全生产的需要。
这是因为常规预防性试验需要停电测试，而且两次试验间隔时间过长，所以不易及时发现设备的绝缘缺陷，而且停电还要造成一定的损失。
因此对电力系统中设备的绝缘进行实时监测显得极为重要了.随着电力系统的不断发展，电力电缆的应用越来越多，很多单位无法根据规程按时完成预防性试验任务，所以电力电缆设备绝缘的在线监测势在必行。
在线监测就是在工作电压下对电力电缆绝缘状况进行实时监测，把计算机引入测量系统,对测量过程实现自动化，对数据处理实现智能化[3].与此同时,随着现代化技术的飞跃发展,特别是电子、计算机和各种传感器技术的新成就，都为开展电力设备绝缘的带电检测和在线监测技术提供了有利条件［4］.对电力电缆进行带电检测,可以缩短检测周期,提高及时发现绝缘缺陷的概率，从而降低绝缘事故，这一点在电力电缆设备投入运行的初期和老化期是尤其重要的［5]。
10～35 kV XLPE电缆在线监测技术
摘要:变电站是电网的重要组成部分,变电站的正常运行关系着整个电网的安全,本文主要讨论了如何使电站的运行变得更为安全,这就关系到在电网建设和日常的运行当中对电网的监测设备以及监测技术的应用。
重点提出了XLPE电缆在线监测这种电网监测技术。
关键词:变电站电网XLPE电缆
交联聚乙烯简称XLPE,这种材质的电缆由于其绝缘性强、介电损耗系数小、抗酸碱等性能特别是在电性能和热性能等方面的优异表现,使其广发应用于各个电压等级的电力系统[1]。
但是使用一定年限后,常常会因为绝缘被击穿而造成事故,并且因为其电压高、容量大,每次事故都有可能造成重大的经济损失。
根据分析其上述的优势和劣势,这种材料的电缆仍然是利大于弊,瑕不掩瑜。
而且我们也找不到更好地材料代替。
目前对于35 kV以下的电压等级的电缆诊断,采用的是停电施压测试法,停电后对电缆进行直流高压的测试,从而判断出能经受得住的最大电压,这样做明显是弊大于利,往往测试的时候电缆是正常的,但测试过后就事故不断,就是因为测试是加速了地电缆的老化。
所以我们应该实行XLPE在线监测技术,不用停电物无损耗的在线监测内容,实现不停电的监测。
1 在线监测设备
可燃性气体总量(TCG)检测装置,来测定变压器储油柜油面上的
自由气体,以判断变压器的绝缘状态,这一监测装置最早出现在20世纪60年代的美国。
但这种装置无法监测到潜在性的故障。
为此日本研究开发了气相色谱仪,但由于气体会溶解于油中[2],因此不能连续在线监测,随着塑料渗透膜的发明和应用,它能分离油中气体的高分子。
这一技术的发明和运用标志这这一监测技术的成熟。
这一监测设备在长期的实践应用中证明了它的有效性,但是对突发事故的监测是其软。
局部放电分析装置,加拿大开发并取得一定的成效,一直以来都受技术问题方面的限制。
近年来随着传感器技术、信号处理技术、电子和光电技术、计算机技术的发展,局部放在线监测的灵敏度和抗干扰水平大大的提高了。
电容性设备的监测装置,这是我国自主开发研制的。
主要用于监测电力设备的介质损耗、电容值、三相不平衡电流。
2 监测方法
2.1 直流分量法
由于XLPE的老化,经过长时间交流工作电压的反复作用,出现了正负半周的电流不对称性,一端产生了大量负电荷,这是就像天平的两端,负电荷端比另一端轻然后积聚的负电荷段相对面漂移,这被称为
“整流效应”。
由于这种效应,使得电缆中原本的交流电流有了直流电流的成分在内,监测这种直流电的成分便是进行劣化诊断。
这种方法的根本就是在电缆的接地线中监测注直流电的成分,通过检测出直流电量的大小来确定电缆的老化程度。
直流分量法如图1所示。
2.2 接地线电流测量法
XLPE在老化时其在运行过程中流过的一定量的电容电流会随着老化程度的增加而增加,因此测量接地线的电容电流也是监测电缆老化的方法之一。
接地线电流法师一种比较简单可行的方法,只要在接地线上套以电流互感器既可实现。
由于采用接地线电流法可以很安全的进行长期的数据采集与在线测量,而且其装置简单易行,所以目前接地线电流法是目前用来进行电缆绝缘趋势一种非常简单有效且经济的方法。
2.3 电缆局部放电检测
随着传感器技术、信号处理技术、电子和光电技术、计算机技术的发展局部放电法已经获得了比较高的灵敏度。
因此局部放电法成为了比较有效的电缆诊断工具[3]。
目前局部放电的检测方法大致有以下几种:有声发射法、电容耦合法、电感耦合法、超高频法、方向耦合合法等等。
3 电缆在线监测技术在电网中的运用及作用
伴随着我国经济的发展,以及对电力需求的不断扩大,供电系统的安全性和稳定性越来越成为人们的共识。
供电的安全和稳定不但影响人们的生产还影响着人们的日常生活。
从法拉第发现电流,爱迪生发明灯泡以来,人类现在已经离不开有电的世界,曾经有个宇航员在太空拍了张照片,照片显示在地球的夜半球,电灯已经快照亮了整个夜半球。
因而在电网系统中,电缆在线监测技术显得尤为关键,因为一旦电缆绝缘被击穿,整个电网就意味着瘫痪,而重启电网要花一定的时间,这样在偏远地区的工业不怎么发达的地区损失还不大,但是在经济发达的地区,断电1 min都可能造成成千上万的损失。
而鄂尔多斯是我国煤炭主要产区,煤炭工业对电网的更是要求稳定安全,因为电力安全造成的煤炭事故不在少数。
在综合上述几种监测设备和方法,接我我们地区的实际情况,电网线路比较长、地形复杂、且气候恶劣,最简单实用和最经济的方法就是接地线电流测量的方法,这样不但可以安全、稳定的采集数据,也简单易行,经济性和实用性都比较好。
目前国内外都在积极策划智能型的电网,通过计算机系统的监控,建立起可自测、自愈的智能电网,主动监管电力故障并迅速做出反应。
这种电网系统主要由:故障定位及负荷监测系统,这是一种有着高性能
微处理器的核心,通过高性能的处理器来实现精密测量传感和新一代无线通讯的自动高校的输电配电线故障监测系统。
这主要用于10 kV,35 kV等小电流接地系统中,用于故障监测及定位,包括短路故障监测及定位等。
4 有利于标准化变电站的建设
一座标准化的变电站的要求是什么？最基础的就是硬件设施的达标,硬件设施主要包括,变压器、无功补偿设备、电容器、接地开关、监测系统等,这其中每座硬件设施都起到直观重要的作用,一旦协调配合出现不当,就会导致电力系统安全、稳定运行,严重的还会出现连锁反应导致大面积的停电事故。
发电、输电、变电、配电和用电构成电力系统的五大环节,其中变电站是负责变电和配电的场所,是电网的枢纽和交汇点。
电经发电厂输出后到达变电站经过变电站进行电压的变换用户才能使用,并且输电网一般从这里起始进行着电力的分配。
因此变电站的规范可靠的运行,保持供电的质量,对促进国民经济的发展和人民生活的安定都起着至关重要的作用。
所以变电站工作人员的基本工作就是维护设备的正常运行,电站运行人员应明确自己的工作职责,统一化规范化变电站安全工具的检查标准、图纸资料管理标准、工作质量考核的标准,避免电站工作人员的工作期间的随意性。
增强并提高工作人员的责任感和主人问意识,每月进行设备操作维护的考核,对设备操作的准确率和设备巡视率方面突出表现着可酌情给予奖
励。
5 结语
电缆在线监测是电网安全运行的关键因素,XLPE电缆绝缘在线监测技术目前的发展有许多种,但是根据实际情况真正能实行的并不多,受经济方面、技术方面以及安全方面的限p参考文献
[1] 屠德民.直流耐压试验对交联聚乙烯电缆绝缘的危害性[J].电线电缆,2010(5):33-37.
[2] 张重午.日本住友公司的在线运行电缆监测仪[J].电线电缆,2008(1):33-40.
[3] 郑晓泉,屠德民.采用直流法对XLPE电缆进行在线监测的抗干扰技术研究[J].电线电缆,2009(4):38-40.。
