XLPE电缆金属护套环流在线监测系统
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交联聚乙烯电缆交联聚乙烯电力电缆由于其电气性能和耐热性能都很好,传输容量较大,结构轻便,易于弯曲,附件接头简单,安装敷设方便,不受高度落差的限制,特别是没有漏油和引起火灾的危险,因此受到用户广泛欢迎,并不断向高压、超高压领域发展,呈现出逐步替代油纸电缆的趋势。
一、文联聚乙烯电缆的结构特点如图4-17所示,交联聚乙烯电缆和大家熟悉的油浸纸统包电缆的区别除了相间主绝缘是交联聚乙烯塑料以及线芯形状是圆形之外,还有两层半导体胶涂层。
在芯线的外表面涂有第一层半导体胶,它可以克服电晕及游离放电,使芯线与绝缘层之间有良好的过渡。
在相间绝缘外表面涂有第二层半导体胶,同时挤包了一层0.1mm厚的薄铜带,它们组成了良好的相间屏蔽层,它保护着电缆,使之几乎不能发生相间故障,如图4-18所示。
图4-17 交联聚乙烯电缆断面构造示意图1.绝缘层;2-线芯;3-半导体胶层;4-铜带屏蔽层; 5-填料;6-塑料内衬;7-铠装层;8-塑料外护层图4-18 交联聚乙烯电缆结构示意图1-线芯;2-交联聚乙烯绝缘;3-半导电层;4-铜屏蔽;5-包带;6-外护层二、事故原因根据国内外报导,交联聚乙烯电缆发生事故的原因如下:1.水树枝劣化它是交联聚乙烯电缆事故的主要原因,约占事故的71%,多发生于自然劣化。
所谓“树枝”不过是一个形象名词,它指团体介质击穿破坏前,固体介质中产生的树枝状裂痕和放电痕迹。
树枝的产生引起绝缘进一步的恶劣化,不久将导致全部击穿。
所以树枝现象也是预击穿现象。
按树枝化形成的原因,树枝可分为电树枝、水树枝和电化树枝(也可归为水村的特例)。
水树枝,它是水浸入绝缘层,在电场作用下形成的树枝状物。
它的特点是引发树枝的空隙含有水分,它在比发生电树枝低得多的场强下即可发生。
树枝有的大多不连续,内凝有水分,主干树枝较粗,分枝多且密密麻麻,如图4-19所示。
图4-19 自内侧的水树枝状水树枝一般是从内半导电层、屏蔽层与绝缘层界面上引发出来。
2024年高压单相电缆的白蚁防治及维护广东湛江电厂有4台220kV主变压器和2台220kV启动备用变压器,其高压侧皆通过220kVxLPE高压单相电缆连至升压站,共计6组18根。
根据电缆运行技术要求,电缆外护套必须绝缘良好(>0.5M/km),运行中金属内护层必须一点接地,严禁两点接地。
自机组陆续投产以来,上述电缆的外护套绝缘开始时一直良好,但从最近2,3年的检测结果发现其中一些电缆的外护套绝缘每况愈下,尤其是较早投产的2号主变C相电缆,其外护套绝缘已降至0.01M 以下。
单相电缆外护套绝缘太低最直接的后果是在较高的金属内护层感应电压下外护套被击穿,从而导致金属内护层多点接地,产生较大的环流,进一步影响到电缆导体的载流能力,促使电缆过热,严重者将危及电缆的主绝缘而引发事故。
因此,保证高压单相电缆外护套绝缘良好,查明并消除引起护套绝缘降低的原因是保证高压单相电缆安全运行的必要前提。
1电缆外护套绝缘不良的原因通常而言,电缆外护套会因施工腐蚀,自然老化等因素导致绝缘不良,但湛江电厂的事例表明还有一种致命因素:白蚁危害。
对上述2号变C相电缆通过检测查明了缺陷区段,开挖发现:(1)在缺陷区段内,电缆外护套有多个孔洞,或半穿或已穿透;(2)所有孔洞皆呈蛀蚀状,已穿透的孔洞处金属内护层表面已有严重蛀蚀;(3)缺陷区段的电缆浅沟内有多个白蚁窝点,其位置与孔洞相对应,在过马路处的PVC护管内也发现了白蚁及外护套被蛀蚀的痕迹。
(4)对电缆沿线进一步开挖检查发现,凡是电缆土层不净,有木屑等物之处几乎都有白蚁存在,电缆外护套表面通常都有蛀蚀的痕迹。
而土层干净区段没有白蚁,外护套也一切正常。
上述现象在其它组的电缆沟道内也有发现。
经鉴定,孔洞为白蚁所为,而促使白蚁产生的主要原因是沟道土层含有木屑等杂物加之阴暗潮湿的环境。
2缺陷处理及预防措施(1)以同类材料对应修补受损的外护套及内护层,修补时应注意几点:①进行必要的真空抽湿;②外护套的孔洞应清理干净,然后用绝缘胶填充,孔洞表面需刮掉一部分半导层,再用绝缘密封胶带缠封;③需保证半导层的连续和完整,在用密封胶带缠封后,需用专用半导电带缠绕覆盖;④密封防水措施要可靠,最外层可用PVC带迭缠后再用玻璃丝带加环氧树脂进行固化密封。
电缆初级工考试(试卷编号241)1.[单选题]制作环氧树脂电缆头工作过程中,应采取有效的()措施。
A)防触电B)防尘C)防毒和防火答案:C解析:2.[单选题]输入阻抗高、输出阻抗低的放大器有()。
A)共射极放大器B)射极跟随器C)共基极放大器答案:B解析:3.[单选题]用图形符号按工作顺序排列,详细表示电路、设备或成套装置的全部基本组成和连接关系,而不考虑其实际位置的一种简图,称为()图。
A)电路B)概略C)施工D)结线答案:A解析:4.[单选题]接地电阻表可用来测量电气设备的()。
A)接地回路B)接地电压C)接地电阻D)接地电流答案:C解析:5.[单选题]交联电缆头焊接地线工艺,是将25mm2的多股软铜线分3股,在每相铜屏蔽上绕()扎紧后焊牢。
A)1圈B)2圈C)3圈D)4圈6.[单选题]直流高压送电和交流高压送电的线路走廊相比()。
A)直流走廊较窄B)交流走廊较窄C)两种走廊同样D)直流走廊要求高答案:A解析:7.[单选题]应力锥接地屏蔽段纵切面的轮廓线,理论上讲应是()曲线。
A)正弦B)余弦C)复对数D)对数答案:C解析:8.[单选题]铠装主要是用以减少()对电缆的影响。
A)综合力B)电磁力C)机械力D)摩擦力答案:C解析:9.[单选题]犬咬伤后应立即用浓肥皂水或清水冲洗伤口至少()min,同时用挤压法自上而下将残留伤口内唾液挤出,然后再用碘酒涂搽伤口。
A)5B)10C)15D)20答案:C解析:10.[单选题]电缆固定成弯曲形,当受到热胀冷缩影响时,电缆可沿固定处轴向产生一定角度变化或稍有横向位移的固定方式称为()固定。
A)活动B)刚性C)挠性D)机械11.[单选题]10kV全冷缩三芯交联电缆终端头外护套端口往上量取()mm长的钢铠,用铜丝绑扎固定,其余剥除。
A)20B)25C)35D)50答案:C解析:12.[单选题]在复杂的电路中,计算某一支路电流用()方法比较简单。
A)支路电流法B)叠加原理法C)等效电源原理D)线性电路原理答案:A解析:13.[单选题]1000kV超高压电缆绝缘一般使用()。
220KV高压电缆外护层接地电流检测分析摘要:为切实提升高压电缆运行质量及安全,保证电网运行安全,满足用户的基本电力能源使用需求。
本文将对220KV高压电缆外护层接地电流检测进行分析与研讨,本文首先对电缆铠装接地技术规范进行阐述,其次对220KV高压电缆外护层接地电流检测进行分析,最后以案例分析的形式,对本文论点进行再次分析,以供参考与借鉴。
关键词:220KV;高压电缆;外护层;接地电流检测引言:220KV高压电缆具有输电容量大、传输距离长、不受地形限制等特点,在电力系统中应用越来越广泛。
而220KV高压电缆的安全运行关系着电网安全、经济和稳定运行,在日常工作中需要对高压电缆进行定期检查。
因此,对220KV高压电缆外护层接地电流检测进行显得尤为重要。
1、电缆铠装接地技术规范电气设备的金属外壳的绝缘被损坏时,可能出现漏电现象,一旦电气设备出现漏电,将会对工作人员的人身安全造成严重的威胁。
将电气设备的金属外壳通过接地装置与大地进行连接,被称为保护接地。
接地技术标准:所有电气设备的保护接地装置以及局部接地装置,都需要与主接地极进行连接,从而形成一个接地网。
主接地极需要使用抗腐蚀的钢板构建,面积不得少于0.75平方米,厚度不得低于5mm。
连接主接地极的接地母线需要与所有的辅助接地母线相连。
需要使用断面不低于50mm2的裸铜线、断面不低于100mm2的镀锌铁线或是断面不低于100mm2的镀锌扁钢。
以110KV电缆保护层接地技术规范为例:环境温度-45℃-55℃,海拔不得高于4500mm。
电源频率:58-62Hz,外部环境中不能存在含化学腐蚀性气体、蒸汽以及具有爆炸性质的尘埃。
工频电压不得高于保护器正常运行电压,针对间隙产品,安装点的工频电压的升高范围也不能高于保护器的额定电压。
现阶段常用的高压电缆外护层接地方式共有3种,可用于220KV、110KV、35KV、10KV、6KV、0.4KV等不同高压等级电缆之中,特点分述如下:(1)单端接地。
高压XLPE绝缘电力电缆外护套材料的选择宋丽亚;张道利;盛洞天【摘要】介绍了高压电力电缆外护套材料的种类,从机械性能、电性能、阻燃性能等多方面分析了各种材料的优缺点,并希望用户在选型过程中,能够根据不同的使用环境采用性能最合适的非金属护套,以保证电缆在寿命期内安全运行.【期刊名称】《电线电缆》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P22-26)【关键词】电力电缆;护套材料;机械性能;电性能;阻燃;无卤低烟【作者】宋丽亚;张道利;盛洞天【作者单位】沈阳古河电缆有限公司,辽宁沈阳110115;沈阳古河电缆有限公司,辽宁沈阳110115;沈阳古河电缆有限公司,辽宁沈阳110115【正文语种】中文【中图分类】TM215.1高压交联聚乙烯(XLPE)绝缘电力电缆(66kV及以上)主要由导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、缓冲(纵向阻水)层、金属护套和非金属外护套组成。
非金属外护套作为电力电缆的最外层,主要起两个作用:一是保护金属护套,防止其被腐蚀;二是使金属护套对地绝缘,避免金属护套由于多点接地而产生环流。
非金属外护套的材料从种类上分主要有聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)两大类,具体如表1所示。
另外还有一种无卤低烟阻燃聚烯烃护套料,严格来说不能划分到聚乙烯一类。
对于XLPE绝缘电力电缆,电缆导体正常运行的最高温度为90℃,所以从导体工作温度上外护套也分为两大类,即以PVC为基料的代号为ST2的外护套混合料和以PE为基料的代号为ST7的外护套混合料,而ST1和ST3型护套材料是不适用于XLPE绝缘电力电缆的,它适用于导体温度为80℃的电力电缆(见表2)。
退灭虫(Termigon)或退敌虫护套料是一种物理防蚁的超高硬度PE类护套材料,它应属于ST7型护套材料,而无卤低烟阻燃聚烯烃护套料既不属于ST2也不属于ST7,按照IEC 60502标准,它属于ST8。
由于高压电缆在运行时金属护套不允许多点接地,一旦金属护套多点接地,金属护套内由于感应电压的存在将产生巨大的环流,不仅严重影响电缆的载流量,甚至可能会引起火灾,因此对外护套材料的机械物理性能和电性能都提出了严格的要求。
金属护套感应电压计算一、 护层的作用:必须保证在任何情况下,护层感应电压不能击穿护层,当超过时时要采取防护措施。
二、 正常工频电压下的护层感应电压计算。
三、 工频短路下的护层感应电压计算。
四、 冲击过电压下的护层感应电压计算。
五、 护层防护(感应电压),确定保护器的容量。
采用1×300 XLPE 电缆,电缆金属护层的平均直径 Ds=75.75 mm 根据设计院的系统资料,本回电缆的潮流估算为:0~40 WM ,则: 正常最大负荷电流为:210 A ,考虑两回同时带在最大负荷运行。
初步确定分段长度:L=450m I 、II 回电缆的排列方式如下:一、正常运行时的感应电压:m D S X S /102ln 272121Ω⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-ω771007575.06.0ln 5014.3221007575.03.02ln22--⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯=f πm /1030.14Ω⨯=-m D S X S /102ln 273131Ω⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-ω771007575.02.1ln 5014.3221007575.06.02ln22--⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯=f πm /10735.14Ω⨯=-m D S X S A A /102ln 2711Ω⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-ω771007575.04.0ln 5014.3221007575.02.02ln 22--⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯=f πm /10045.14Ω⨯=-m D S X S B B /102ln 2711Ω⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-ω771007575.07212.0ln 5014.3221007575.03606.02ln22--⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯=f πm /10415.14Ω⨯=-m D S X S C C /102ln 2711Ω⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-ω771007575.0265.1ln 5014.3221007575.06325.02ln 22--⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯=f πm /10768.14Ω⨯=-C C B B A A I jX I jX I jX I jX I jX U ••••••-----=1113312211根据向量图计算得:()()1113121111312112123A C B C B A IX j X X X X I j X X X X X I U ⨯++++⨯⨯-+-+-⨯⨯=•44.40614.1751j U -=•则:m V U /1026.4431-⨯=单个分段长度内(450m )的感应电压为:V U 9.194501026.443=⨯⨯=-二、短路时电缆金属护套中的感应电压计算: 公式:Ω⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-410ln 2s S S r D j R Z ω/mΩ⨯⎪⎭⎫⎝⎛=-40110ln 2S D j Z ωΩ⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=-400102ln 2S D j Z ω0001Z Z Z Z S S ++=1、电缆()m X m /102ln 27Ω⨯=-ω()()77102ln 5014.322102ln 22--⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=f πm /10435.04Ω⨯=-()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++=m S m S S X X j X X I U 21231.()()410435.030.121435.030.123210-⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++⨯⨯=jm /108.323Ω⨯=-。
110kV及以上电力电缆设计相关要点分析摘要:目前,随着城市电网的快速发展,在城市电网建设工程中,高压电力电缆被广泛应用。
文章结合工作实践,主要针对110kv 及以上电力电缆的设计中相关要点进行了分析,旨在为类似的工程提供参考。
关键词 110kv;电缆;选择;敷设;接地中图分类号: f407.61文献标识码:a 文章编号:随着城市供电负荷的快速增长,110kv及以上室内变电站及地下变电站已经广泛采用。
相应配套的输电线路也全部采用电缆出线,因此大容量、长距离的电缆线路设计成为可能。
本文主要论述了110kv及以上电力电缆设计中相关要点。
一、电缆选择目前通常使用的高压电力电缆有充油(of)电缆和交联聚乙烯(xlpe)绝缘电力电缆(以下简称xlpe绝缘电缆)两种。
充油电缆具有可靠性高、通用率较高等优点,但充油电缆用的绝缘油具有可燃性,运行中的充油电缆由于外部原因或电缆头爆炸起火易酿成严重火灾,且其敷设施工难度和复杂性较大,平常的运行维护也比较繁重,目前新敷设的电缆已较少再使用这种类型。
xlpe 绝缘电缆具有较好的耐热和机械性能,且运输、施工以及运行维护都很方便等优点,但其作为制成品的电缆,其在生产过程中出现杂质、水分和微孔,产生的“电树”老化、扩张,会降低电缆整体绝缘,从而降低电缆的使用寿命。
但考虑运输、施工以及运行维护的方便,近年来,xlpe绝缘电力电缆在电力系统得到了广泛的使用。
二、电缆外护层的选择电缆的金属外护层根据电缆敷设环境有所不同,主要有pe(聚乙烯)外护层及pvc(聚氯乙烯)外护层两种。
pe外护层的机械性能及电气性能均好于pvc外护层,方便施工安装,但不具有阻燃性,主要适用于直埋和穿管敷设。
pvc护层则具有阻燃性,适用于空气中敷设,如电缆隧道、变电站站内敷设等。
为方便电缆的维护及试验,外护层外应有一层外电极。
外电极可以随外护套一起挤出,但大部分的电缆生产厂家都采用在外护套上涂一层石墨的办法。
电力电缆考试题(附参考答案)一、单选题(共49题,每题1分,共49分)1.电缆终端绝缘套管的水冲洗:在人体和带电体保持安全距离的情况下,通过水泵用( )水冲洗绝缘套管。
A、高压B、中压C、低压正确答案:A2.对充油电缆加强层的要求之一是应有足够的( )。
A、电气强度B、机械强度C、绝缘强度正确答案:B3.铝芯电缆截面不宜小于( )。
A、4B、3C、2正确答案:A4.对于充油电缆线路,( ),都要检查其油压。
A、投入运行前B、投入运行后C、无论是否投运正确答案:C5.电缆线路的缺点之一是( )。
A、供电不可靠B、不易分支C、维护工作复杂正确答案:B6.CYZQ102型电敷设时要求垂直落差不大于( )。
A、20mB、30mC、40m正确答案:B7.电缆的金属护套被腐蚀过程的发展速度( )。
A、很慢B、中等C、很快正确答案:A8.6~10kV油浸纸绝缘电缆敷设最大允许位差应不超过( )。
A、15mB、20mC、25m正确答案:A9.当电力电缆路径与铁路交叉时,宜采用( )交叉方式布置。
A、水平B、垂直C、斜穿正确答案:B10.热收缩部件、热熔胶等的允许贮存期限:环境温度为( )时不少于24个月。
A、不高于25摄氏度B、不高于35摄氏度C、不高于45摄氏度正确答案:B11.直埋电缆一般应选用( )。
A、橡胶电缆B、铠装电缆C、全塑电缆正确答案:B12.在有比空气重的爆炸性介质和火灾危险场所进行电缆沟道敷设时,应采用( )。
A、普通电缆沟B、塑料壁电缆沟C、充沙电缆沟正确答案:C13.电缆敷设过程中应控制侧压力,高压和超高压电缆允许的侧压力一般为( )。
A、2kN/mB、3kN/mC、1kN/m正确答案:B14.交联聚乙烯电缆应用于( )及以下电压等级线路。
A、1100KvB、500kVC、750kV正确答案:B15.电缆电压等级的表示由两个数值构成并以斜杠分开,斜杠前面数值是( )。
A、绝缘水平B、相电压C、线电压正确答案:B16.相同电源关系的两路电缆不得( )敷设。
高压电力电缆接地线电流超标原因分析及处理摘要:本文介绍了一起典型的 110 kV 高压电缆金属护套接地电流超标的缺陷。
通过对电缆线路接地系统的原理分析和现场实际连接方式的对比分析,确认电流超标原因。
同时,提供了类似电流超标的预防措施及建议。
〔关键词〕高压电力电缆;接地线;电流超标;原因;处理随着社会经济的不断发展,城市用电量增长迅猛,城市输电线路越来越多地采用高压电缆。
但相较架空输电线路,电力电缆因其隐蔽性高,结构也较为复杂,一旦出现故障,往往很难在数小时内处理好。
因此如何将电缆故障消灭在萌芽状态,成为电缆管理部门最为关心的问题。
下面介绍了一起 110 kV 高压电缆金属护套接地电流过大的问题,通过对接地系统的分析,确定了缺陷原因,并针对性地提出了预防措施。
1 设备概况110 kV 甲乙线为一条纯电缆线路,线路走向为甲变向乙变,全长 2 100 m。
敷设方式为排管和电缆沟混合敷设,电缆型号为 YJLW03-64/110 kV-1×630 mm2 ,甲、乙变电站内均为电缆户外终端,电缆全线共计 4 组中间接头。
该电缆线路建设工程完成投运于 2007-12-21,后经一次线路迁改工程,投运于 2011-03-18。
电缆第一次工程 ( 建设工程 ) 时,共安装 2 组中间接头,电缆全长 2 010 m,如图 1 所示。
图1 110 kV 甲乙线第一次工程 ( 建设工程 ) 系统电缆第二次工程 ( 迁改 ) 工程时,将 1 号接头至 2 号接头及 2 号接头至乙变段的电缆进行部分更改,增加两组接头。
原 2 组接头保留,修改接头顺序编号,如图 2 所示。
图 2 110 kV甲乙线第二次工程 ( 迁改工程 ) 系统2电流超标情况某日班组人员对 110 kV 甲乙线的金属护层接地电流进行检测工作。
当日测量了甲、乙两变电站内尾管接地电流,并与当时的负荷电流进行计算、比较。
根据 Q/GDW 11223—2014《高压电缆状态检测技术规范》,正常运行电缆接地电流绝对值小于 50 A、接地电流与负荷比值小于 20 %、单相接地电流最大值 / 最小值小于 3。
电力电缆考试题库含答案1、【单选题】110kV交联聚乙烯电缆金属护套的短路容量不满足要求时,可增加()屏蔽层。
(B )A、钢丝B、铜丝C、铝丝2、【单选题】110kV及以上XLPE电缆,用电流互感器对()采样,实现外护套的在线监测。
(A )A、接地线电流B、线芯电流C、短路电流3、【单选题】500kV模塑式终端接头的优点是()。
(C )A、生产工期短B、操作工艺简单C、加强绝缘与本体绝缘形成一体4、【单选题】一般地,取电缆终端最大径向场强为电缆本体最大场强的()。
(A )A、45%-60%B、60%-65%C、65%-80%5、【单选题】一般地,电缆的故障大部分发生在()上。
(B )A、导体C、绝缘6、【单选题】一般地,随着含水率增大,交联聚乙烯绝缘电缆的绝缘材料性能()。
(B )A、不变B、下降C、上升7、【单选题】不能承受较大拉力的电缆是()。
(B )A、ZQB、VV42C、32D、ZQE、228、【单选题】中性点不接地电力系统发生单相接地后,允许继续运行()h。
(B )A、1B、2C、39、【单选题】为了改善电场的分布情况,除了3个基本组成部分外,电缆还应有()。
(C )A、绝缘层C、屏蔽层10、【单选题】低于规定温度敷设电缆时应采取加热措施,塑料绝缘电缆的规定敷设温度是()。
(D )A、—100B、C、00D、E、5011、【单选题】冷缩电缆终端与预制式电缆终端相比,不同处是冷缩电缆终端()。
(C )A、一种规格对应一种电缆截面B、靠弹性回缩力压紧C、一种规格对应多种电缆12、【单选题】分部工程“电缆中间接头”中包含分项工程()。
(C )A、户外终端B、沟槽开挖C、绝缘接头13、【单选题】单芯电缆绝缘层中最小电场强度位于()上。
(A )A、绝缘层外表面B、线芯中心C、线芯表面14、【单选题】在低温下施工时,电缆一旦变脆很易损坏以致无法安装,所以要求电缆()。
(C )A、耐热性能好B、化学性能稳定C、具有耐低温性能15、【单选题】在电缆型号中,导体材料如果是(),则表示字母可省略。
电缆载流能力与敷设条件及环境温度的关系1 前言电缆的载流能力关系到缆芯截面选择、电缆安全运行、经济效益等诸多方面,因此为了更加安全、合理、经济的选择电缆有必要对电缆的载流量在不同条件下的变化情况进行分析,以满足实际工作需要,进一步提高系统安全和节省开支。
本文主要针对电缆的载流量与敷设条件及环境温度的关系进行分析,以求能够更准确的计算出XLPE 电缆的额定载流量,为线路设计提供更有价值的参考。
2 电缆载流能力概述电力电缆载流量是按电缆导体在通载一定电流下引起的温升不超过绝缘材料的最高允许温度确定的,对于150kV 挤包绝缘电缆IEC840(88年)、IEC60840(1999年)均标明XLPE 电缆持续运行允许最高温度θM 为90℃。
因此,到目前为止35kV 以上XLPE 的θM 在工程上一般采用90℃或留有安全运行裕度。
电缆导体的温度主要受电缆通载电流和电缆本体(电缆的绝缘层、外护套)的热阻及电缆运行环境的影响。
国际电工委员会发布的电缆载流量计算标准(IEC60287)对一般的简单的运行状态的载流量可以进行理论计算。
但是,由于计算中对相关参数的取值不同,计算出的结果有一定的差异,特别对于运行条件相对复杂的场合,如大量的排管敷设、直埋敷设,计算值的合理性还有待于大量试验数据的验证。
为了进一步验证理论计算值与实际运行时载流量的关系我们特按照图1所示方式进行了试验。
试验电缆图1 电缆载流量试验示意图试验电缆为红旗电缆厂YJLW-Z1×400、YJLW-Z1×500110kVXLPE 电缆。
敷设方式为穿水泥管、穿玻璃钢管。
将所试电缆敷设在规定的运行条件下,在电缆导体和护套上布置测温传感器。
排管内用热电偶管内测量,电缆中用钻孔固定方法,每根电缆在中心位置线芯处放置1个热电偶,电缆外护套上放置1个热电偶。
沿中心向两端每隔1.0米、1.5米、2.0米在电缆外护套上放置热电偶,在距中心两侧3.5米电缆线芯处放置热电偶。
交联聚乙烯绝缘电力电缆最小允许弯曲半径一、交联聚乙烯绝缘电力电缆最小允许弯曲半径的重要性在电力行业中,交联聚乙烯(简称XLPE)绝缘电缆广泛应用于输电和配电系统中。
作为一种优质、可靠的电缆材料,它能够保证电力传输的效率和安全性。
然而,在安装和维护电缆的过程中,我们需要特别注意电缆的弯曲半径。
所谓弯曲半径,是指在将电缆弯曲的过程中,电缆可以接受的最小弯曲半径。
这一数值的确定对于维护电缆的电气特性和机械强度至关重要。
如果在使用过程中忽略了电缆的最小允许弯曲半径,可能对电缆的完整性和性能产生不可逆的破坏。
二、为什么交联聚乙烯绝缘电力电缆有最小允许弯曲半径的限制?为了更好地理解交联聚乙烯绝缘电力电缆最小允许弯曲半径的限制,我们需要先了解XLPE电缆的结构和特性。
1. 结构与特性交联聚乙烯绝缘电力电缆一般由导体、绝缘层、金属护套和外护套四个主要组成部分构成。
导体是电缆的电流传导部分,通常由铜或铝制成,以提供良好的导电性能。
绝缘层是保护电缆导体的外层材料,常见的有交联聚乙烯绝缘(XLPE)和交联聚氯乙烯绝缘(XLPE)。
金属护套主要用于电缆的屏蔽和机械保护,常用材料有铝或铜制成的金属护套。
外护套是对电缆进行最后的密封和保护,以防止外界环境对电缆的损坏。
2. 最小允许弯曲半径的限制在电缆安装和维护过程中,电缆的弯曲半径可能受到限制。
这是由电缆的内部结构和绝缘材料的特性共同决定的。
绝缘材料的特性直接影响电缆的弯曲性能。
对于XLPE绝缘电缆而言,由于其特殊的结构和材料特性,它具有较好的耐热性和耐化学腐蚀性能。
然而,XLPE材料在受到较小弯曲半径时,容易发生结构上的变形和物理性能上的损伤,从而导致电缆绝缘层的破坏。
电缆的内部结构也对弯曲半径产生影响。
电缆内部的导体、绝缘层、金属护套等构成部分在电缆弯曲时会发生相互之间的位移和相对运动。
如果弯曲半径过小,会导致这些部分之间的摩擦和应力集中,进而可能引起电缆的局部损伤。
2011年第20卷第11期 http://www.c-S-a.org.cn 计算机系统应用 XLPE电缆金属护套环流在线监测系统① 喻世根 ,张亮0,李锰 ,吴畏 (湖南大学电气与信息工程学院,长沙410082) (华能瑞金发电有限责任公司,赣州341000)
摘要:XLPE电缆由于其良好的电气性能在电网中得到了广泛地应用,XLPE电缆的绝缘状况直接影响到电力 系统的安全和稳定,如何有效地监测XLPE电缆的绝缘状态对电力系统的安全稳定运行意义重大。为了满足电 力系统的需要,有效地监测电缆绝缘状况,以LabVIEW图形可视化编程软件作为开发工具,设计了XLPE电缆 金属护套环流在线监测系统,以此监测电缆的绝缘状况,文中阐述了监测系统的硬件组成和软件设计方法。 关键词:XLPE电缆;金属护套;环流;在线监测
On-line Monitoring System of Circulating Current of XLPE Cables YU Shi-Gen‘,ZHANG Liang2,LI Meng ,WU Wei
l(College ofElectronic and Information Engineering,Hunan University,Changsha 410082,China) 2(Huaneng RuiJin Power Plant Co.Ltd,Ganzhou 245021,China)
Abstract:XLPE cable has been widely applied in the d because of its good electrical properties.Its insulation state directly relates to the safe and reliable operation of power system,how to effectively monitor the insulation state of XLPE cables is very important for power system.In order to meet the needs ofpower system,XLPE cables metal sheath circulation current on-line monitoring system is designed based on LabVIEW and described the hardware and software designed methods in this paper. Key words:XLPE cable;metal sheath;circulating current;on-line monitoring
XLPE电力电缆由于具有电气性能优越、击穿场 强高、介质损耗角正切值小、载流量大以及敷设容易、 运行维护简单等一系列优点被广泛应用于电力系统各 个电压等级的输电线路和配电网中【l 。 66kV及以上电压等级XLPE电力电缆全部为单芯 结构。正常运行时,高压单芯XLPE电缆线芯电流产 生的交变磁场将在金属护套上产生感应电压,为保证 电缆安全稳定运行和维护人员的人身安全,要求电缆 金属护套至少有一端可靠接地。电缆金属护套交叉互 联接地方式由于其具有结构紧凑,正常运行时较长电 缆线路金属护套上感应电压较低,在发生单相短路故 障时金属护套上感应电压仅为单端接地时的三分之 一,能有效保护交叉互联单元内护层和外护套绝缘等 优点,在工程实践中得到了广泛运用。当线路不对称 ①收稿时间:201 1.03.09;收到修改稿时间:201 1-03.27 或发生短路故障时,金属护套上的感应环流最大可以 达到线芯电流的90%以上,将产生很大的环流损耗, 使电缆主绝缘发热,影响电缆的载流量,加速电缆绝 缘老化,影响电力系统的安全运行【3.4】。 XLPE电缆的交叉互联接地方式具有屏蔽层接地 回路环流小、经济安全等优点,但因无法直接测得各 段主绝缘的电流值的特征量而给绝缘在线监测带来了 困难。因此,如何有效地对交叉互联接地方式下电缆 绝缘的在线监测成为一个必须解决的问题。 针对上述问题,本文设计了XLPE电缆金属护套 环流在线监测系统,通过监测金属护套环流来判断电 缆的绝缘状态。该系统采取LabVIEW语言进行软件设 计,同时运用GPRS技术和RTU技术,借助现有的移 动通信网络和Interact网络对XLPE电缆金属护层环流 计算机系统应用 http://www.c—s・a.org.cn 2011年第20卷第11期 实施远程监控,具有不受地理环境、气候等因素影响, 监测距离远,实时性好,运行成本低等优势,应用前 景广阔。
1 系统介绍 本系统采取模块化设计,整个系统由护套环流信 号采集模块、环流信号的无线传输模块和后期处理平 台三部分组成。其中,护套环流信号采集模块主要由 高压互感器和滤波装置组成;环流信号的传输模块主 要由GPRS模块和RTU模块组成;后期处理平台即监 测系统中心计算机。此监测系统构成框架如图1所示。
电流互感器 电流互感器 I
RslHU GPRSRTU L 中国移动}._一_J
【 M模块I I-nt一网络I l打印机 \上.1_—一 监测中心计算机
图1监测系统总体框图
此在线监测系统的工作原理为:通过高压电流互 感器采集金属护套环流信号,经过滤波处理后将环流 信号写入RTU,再通过GPRS模块与Intemet通讯, 将采集到的信号发送到后期处理平台进行分析处理。 根据采集到的金属护套环流信号判断高压电缆的绝缘 状况和线路运行状况,实现金属护套环流实时采样、 数据实时更新以及数据保存和超限报警等功能,有效 地预防高压电缆绝缘事故的发生,保障电力系统的安 全可靠运行。 2系统硬件介绍 2.1高压电流互感器 电力系统用电流互感器是将电网高电压、大电流 的信息传递到低电压、小电流的二次侧计量、测量仪 表及继电保护和自动装置的一种特殊变压器,是一次 系统和二次系统的联络元件,其一次绕组接入电网, 二次绕组分别于测量仪表、保护装置等互相连接。互 感器性能的好坏,直接影响到电力系统测量、计量的 准确性和继电保护装置动作的可靠性【 。 36系统建设System Construction 由于XLPE电缆金属护套环流与电缆通过电流大 小以及电缆绝缘状况有关,为了适应不同的电缆线路, 我们设计了不同电流比的电流互感器,主要有1:200、 1:400和1:800等几种,安装时考虑实际电缆线路的具 体情况和RTU模块的量程而选用不同电流比的电流 互感器。另外,为了防止电磁干扰和免受外界气候的 影响,安装时需要对电流互感器进行密封处理。 2.2RTU RTU即远程终端设备,是一种远程测控智能装置。 它不仅可以采集、监测、计算和存储现场的设备信号, 而且能够独立地完成预定的控制程序、执行上位机的 指令,并将执行结果和现场数据回传上位机。RTU具 有优良的通讯能力和大的存储容量,适用于恶劣的温 度和湿度环境,因此本系统选用RTU终端。 RTU作为智能仪表,与监测现场的金属护层环流 互感器直接相连,采集现场环流信号,同时与GPRS 模块连接来实现环流信号的无线传输。 2.3 GPRS模块 GPRS即通用分组无线服务技术,是在GSM的基 础上开发的一种新的移动数据业务。GPRS和以往连 续在频道传输的方式不同,是以封包式来传输,能为 移动用户提供高速的无线IP。它具有网络覆盖率高、 实时性好、传输速率高、运行费用低、安全可靠及支 持TCP/IP协议等优点【6J。 监测系统采用Motorola公司推出的WAVECOM 模块。该模块可提供语音、数据、传真和短信服务功 能,而且内嵌了TCP/IP协议,可以降低开发周期,另 外需要一张开通GPRS业务的SIM卡,和它配套使用。 通过RTU与GPRS模块的连接,组成GPRS R1u 模块,采用TCP/IP网络技术,能够充分利用现有的通 信资源,提高数据的吞吐量,保证系统的实时性和快 速性,能够实现更长距离和更复杂的自然环境下的在 线监测,使系统更具实用性。
3系统软件设计 3.1环流信号采集传输系统软件 在使用GPRS RTU模块之前,需要对模块进行初 始化,包括设置它的工作模式、外部接入点和使用的 协议类型等 GPRS RTU模块通过Internet网络与控制 中心计算机进行通讯,并随时准备接收控制中心计算 机发送过来的指令并做出相应的反应。GPRS RTU模 2011年第2O卷第1I期 http://www.c—S—a.org.cn 计算机系统应用 块采用标准的MODBUS RTU协议,CRC校验。 由于网络运营商为了防止一些终端挂在网上,而 不传输数据,占用无线网络资源,当发现模块一定时 间内没有传输数据时,就会把模块断开。为了保持 GPRS RTU模块与监控中心的链路连接,保证模块永 远在线,在设计中提出了心跳包的概念。心跳包即模 块每间隔规定时间(根据当地移动网络情况设置)发 送一次给监控中心的数据包,监控中心收到心跳包后 应答回复,从而保证模块一直在线。如果在心跳时间 间隔内有数据通信则模块不发送心跳包。 3.2后期平台处理软件 后期处理软件由LabVIEW图形化编程语言编写 而成,充分发挥LabVIEW的优势将复杂的程序分解为 简单的子程序模块,然后把这些子程序组合在一起。 监控中心后期处理软件的工作流程图如图2所示。 图2后期处理软件流程图 后期处理软件主要完成以下3个功能: (1)完成控制命令的发送和测量数据的接收,实 现控制中心与下位机的通信,其中通讯协议为TCP/IP。 (2)完成测量数据的处理、显示、比较、分析、 存储、和打印等多种功能。能够做到实时显示,实时 存储,方便用户对测量数据的查看、分析和处理。 (3)完成超限报警。通过GSM模块,可以实现 对故障相故障点的SMS报警,能够让监控人员更快速 地掌握电缆线路绝缘情况。 4系统性能测试与分析 为了检验本监测系统的综合性能,特在某市一条 l10kV电缆线路进行 实验运行。该线路全场3.5km, 每隔500 m经过接地箱进行交叉互连,对每个接地箱 设置一个监测点进行监测,对采集到的金属护套环流 信号进行了分析和处理。 为了检验监测系统的稳定性,考虑到影响系统运 行的各方面因素,让系统连续运行了一段时间,同时 进行了数据的传输、保存和分析。监控中心某一时刻 监测数据如表l所示。 表1监控中心监测数据 监测点 l 2 3 4 5 护层 A相 9.72 9.56 9.64 9.75 9.65 环流 B相 9.26 9.34 9,l6 9。21 9.23 /A C相 l1.6 l】.8 10.8 1l_3 l2.1 测试结果表明:监测系统运行稳定,数据传输速 度快、数据处理及时、监测数据误差满足精度要求、 符合相关行业的标准。