江門電力設(shè)計(jì)院有限公司 楊志滔

淺談高壓電纜護(hù)套環(huán)流監(jiān)測(cè)裝置

江門電力設(shè)計(jì)院有限公司 楊志滔

本文分析了電纜金屬護(hù)套環(huán)流的形成，以及簡(jiǎn)述了電纜護(hù)套環(huán)流監(jiān)測(cè)裝置的系統(tǒng)功能與裝置組成部分。

電纜金屬護(hù)套；接地方式；環(huán)流；環(huán)流監(jiān)測(cè)裝置；監(jiān)測(cè)

正常運(yùn)行時(shí)，高壓?jiǎn)涡倦娎|線芯電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)將在金屬護(hù)套上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，為保證電纜安全穩(wěn)定運(yùn)行和維護(hù)人員的人身安全，要求電纜金屬護(hù)套至少一端可靠接地。對(duì)于較短電纜，高壓?jiǎn)涡倦娎|金屬護(hù)套一般采用單端接地方式，即一端直接接地另一端接保護(hù)器接地；對(duì)于較長電纜，高壓?jiǎn)涡倦娎|金屬護(hù)套一般采用交叉互聯(lián)接地方式。

若單芯電纜金屬護(hù)套通過大地或回流線形成通路,則金屬護(hù)套上將產(chǎn)生環(huán)流，該環(huán)流最大可以達(dá)到線芯電流的90%以上，較大的環(huán)流不僅造成巨大的損耗,導(dǎo)致電纜載流量降低，影響電纜線路的輸送能力及安全穩(wěn)定運(yùn)行，還會(huì)使電纜發(fā)熱、溫度升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電纜主絕緣的損壞從而減少電纜的運(yùn)行壽命。

通過安裝電纜護(hù)套環(huán)流監(jiān)測(cè)裝置，在線實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)電纜金屬護(hù)層循環(huán)電流和電纜終端頭、接頭或本體表面溫度并分析比較來監(jiān)測(cè)護(hù)層絕緣情況與電纜的運(yùn)行情況，可及時(shí)有效地解決電纜事故。安裝電纜護(hù)套環(huán)流監(jiān)測(cè)裝置，是目前不改變線路連接，不影響電纜運(yùn)行的可行有效的辦法。

1.電纜金屬護(hù)套環(huán)流的形成分析

（1）單芯電纜線芯和金屬護(hù)套構(gòu)成一個(gè)中間介質(zhì)為電纜絕緣層的圓柱電容器。為此在金屬護(hù)套環(huán)流中，除感應(yīng)電流外，還包括電容電流和泄漏電流，兩種電流的大小主要與線芯和金屬護(hù)套之間的電壓和電纜結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，與電纜布置方式無關(guān)。經(jīng)對(duì)大量護(hù)套環(huán)流測(cè)量結(jié)果表明，金屬護(hù)套內(nèi)電容電流和泄漏電流之和一般小于6A。所以當(dāng)電纜金屬護(hù)套采用單端接地方式時(shí)，其環(huán)流電流不大，對(duì)電纜運(yùn)行的影響不大。

（2）當(dāng)電纜金屬護(hù)套兩端直接接地時(shí)，電纜金屬護(hù)套與大地形成回路時(shí)，電纜金屬護(hù)套則會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。該環(huán)流有三種情況會(huì)產(chǎn)生，一是電纜金屬護(hù)套采用交叉互聯(lián)接地方式；二是電纜外套主絕緣發(fā)生損壞，從而使電纜金屬護(hù)套發(fā)生多點(diǎn)接地；三是運(yùn)行電纜發(fā)生短路或被雷擊現(xiàn)象，使單端接地方式中接保護(hù)器接地的一端電壓過高，將保護(hù)器擊穿從而形成金屬護(hù)套兩端直接接地。第一種情況是電纜較長時(shí)所采用的正常接地方式，若完整的交叉互聯(lián)內(nèi)各段電纜的長度相差不大時(shí)，電纜金屬護(hù)套上的感應(yīng)電壓則較低，其所產(chǎn)生的環(huán)流也就較小，不影響電纜的正常運(yùn)行。后兩種情況則屬于電纜故障，金屬護(hù)套所產(chǎn)生的環(huán)流極大，使金屬護(hù)套發(fā)熱，以致?lián)p害電纜主絕緣，加速電纜絕緣老化，甚至發(fā)生電纜爆炸事故；同時(shí)，護(hù)層感應(yīng)電壓超出安全范圍，可導(dǎo)致外層絕緣擊穿帶來人身安全隱患；嚴(yán)重時(shí)并可直接導(dǎo)致電纜載流量40%的損失，威脅電纜線路的安全運(yùn)行，并造成直接的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響電纜的運(yùn)行，應(yīng)盡可能地減少此情況的發(fā)生，若發(fā)生則應(yīng)盡快采取措施解決。

2.電纜護(hù)套環(huán)流監(jiān)測(cè)裝置的系統(tǒng)功能

電纜護(hù)套環(huán)流監(jiān)測(cè)裝置,可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜金屬護(hù)層循環(huán)電流、運(yùn)行電流和電纜表面溫度，并以GPRS通訊方式將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控服務(wù)器將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與顯示。監(jiān)測(cè)員在調(diào)度室內(nèi)可通過對(duì)各種參數(shù)的變化趨勢(shì)波形圖、記錄數(shù)據(jù)表等進(jìn)行分析，并判斷電纜絕緣情況是否良好，運(yùn)行電纜是否發(fā)生故障，從而可迅速及時(shí)地采取措施解決故障，從根本上避免了電纜事故的發(fā)展，保證電纜安全、可靠的運(yùn)行。

電纜護(hù)套環(huán)流監(jiān)測(cè)裝置可以安裝在室外桿塔上，監(jiān)測(cè)電纜終端頭與電纜的狀態(tài)；也可以安裝在電纜工井內(nèi)，監(jiān)測(cè)電纜中間接頭與電纜的狀態(tài)。一般在一個(gè)完整的交叉互聯(lián)接地方式 的直接接地箱處安裝一套電纜護(hù)套環(huán)流監(jiān)測(cè)裝置，在電纜護(hù)套單端接地方式的直接接地箱處安裝一套電纜護(hù)套環(huán)流監(jiān)測(cè)裝置。電纜護(hù)套環(huán)流監(jiān)測(cè)裝置的系統(tǒng)功能有：

（1）實(shí)時(shí)測(cè)量運(yùn)行電纜的金屬護(hù)層循環(huán)電流、運(yùn)行電流、電纜表面溫度、環(huán)境溫度，接地箱溫度等。

（2）通過GPRS無線將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控服務(wù)器。

（3）數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，系統(tǒng)數(shù)據(jù)采樣頻率5秒至1小時(shí)可控。

（4）監(jiān)測(cè)終端不需要外部提供電源，通過電流互感器獲取電纜運(yùn)行電流并作為整個(gè)數(shù)據(jù)采集終端的電源。運(yùn)行電流在50～1000A的范圍內(nèi)終端均可正常工作。

3.電纜護(hù)套環(huán)流監(jiān)測(cè)裝置的組成及主要功能

電纜護(hù)套環(huán)流監(jiān)測(cè)裝置系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集終端主機(jī)、電纜護(hù)層接地電流測(cè)量互感器、電纜運(yùn)行電流測(cè)量互感器、溫度傳感器、取電互感器、報(bào)警系統(tǒng)。

3.1數(shù)據(jù)采集終端主機(jī)

（1）數(shù)據(jù)采集終端主機(jī)，是系統(tǒng)的核心硬件，安裝于桿塔上或電纜工井內(nèi)。主要用于收集現(xiàn)場(chǎng)各測(cè)量點(diǎn)傳感器數(shù)據(jù)，并通過GPRS通訊方式發(fā)送給監(jiān)控服務(wù)器。

（2）系統(tǒng)采集終端主機(jī)接線請(qǐng)嚴(yán)格按照下表所示接線座排進(jìn)行。

電源　溫度　護(hù)層循環(huán)電流　運(yùn)行電流1　2　3　4　5　6　7　8　9　10　11　12　13　14　15空　S1　S2　地　VCC DQ GND C3(C相)　C2(B相)　C1(A相)　C5

S1、S2：接取電互感器輸出端。

地：接保護(hù)地。

VCC、DQ、GND：接溫度傳感器的溫度總線。

C1、C2、C3：接護(hù)層循環(huán)電流互感器輸出端（A相，B相，C相）。

C5：接運(yùn)行電流互感器輸出端。

3.2電纜護(hù)層循環(huán)電流互感器

電纜護(hù)層循環(huán)電流互感器，直接套在接地電纜上，用來監(jiān)測(cè)電纜金屬護(hù)層的循環(huán)電流，并將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集終端主機(jī)。

3.3電纜運(yùn)行電流互感互感器

電纜運(yùn)行電流互感互感器，直接套在運(yùn)行電纜上，用來監(jiān)測(cè)電纜的運(yùn)行電流，并將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集終端主機(jī)。

3.4溫度傳感器

溫度傳感器，安裝于電纜終端頭或電纜中間接頭處，用來監(jiān)測(cè)電纜終端頭或電纜中間接頭與電纜表面的溫度，并將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集終端主機(jī)。

3.5取電互感器

取電互感器，直接套在運(yùn)行電纜上，用來向數(shù)據(jù)采集終端主機(jī)提供電源。該取電互感器采用的是開合式電流互感器，要求運(yùn)行電纜的運(yùn)行電流必須≥50A，這樣才能保證數(shù)據(jù)采集終端主機(jī)的正常運(yùn)行。

3.6報(bào)警系統(tǒng)

報(bào)警系統(tǒng)：具備護(hù)層接地電流參數(shù)超限自動(dòng)報(bào)警或者異常變化自動(dòng)報(bào)警功能，在集中監(jiān)控中心對(duì)接地電流參數(shù)超過預(yù)設(shè)值時(shí)發(fā)出視聽報(bào)警，在集中監(jiān)控平臺(tái)的圖形展示界面上報(bào)警，并自動(dòng)將報(bào)警資料存檔。對(duì)環(huán)流的當(dāng)前值與歷史值進(jìn)行分析，當(dāng)出現(xiàn)下列情況時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警：

A、環(huán)流增大到某一數(shù)值；

B、環(huán)流變化率增大到某一數(shù)值；

C、環(huán)流與線芯電流的比值增大到某一數(shù)值；

D、對(duì)環(huán)流與線芯電流的比值變化率增大到某一數(shù)值。

4.結(jié)束語

高壓?jiǎn)涡倦娎|在正常的運(yùn)行中，其電纜金屬護(hù)套必定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，從而也必然會(huì)產(chǎn)生電纜金屬護(hù)套環(huán)流。當(dāng)運(yùn)行電纜發(fā)生故障時(shí)，如電纜發(fā)生短路、被雷擊、主絕緣損壞產(chǎn)生金屬護(hù)套多點(diǎn)接地等等，在電纜金屬護(hù)套上則會(huì)產(chǎn)生較大的環(huán)流，影響電纜線路的輸送能力與運(yùn)行壽命。而安裝電纜護(hù)套環(huán)流監(jiān)測(cè)裝置,可24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜金屬護(hù)層循環(huán)電流、運(yùn)行電流和電纜表面溫度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜護(hù)層接地電流（環(huán)流）的異?，F(xiàn)象，及時(shí)迅速發(fā)現(xiàn)并定位環(huán)流異常故障。通過軟、硬件技術(shù)手段，智能判斷故障種類：如保護(hù)多點(diǎn)接地故障、保護(hù)接地故障、交叉互聯(lián)接線錯(cuò)誤等，利用接地電流的變化及輔助手段，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行電纜故障、交叉互聯(lián)箱及接地線異常情況，迅速采取措施解決電纜運(yùn)行故障，提醒值班人員及時(shí)處理，確保電纜線路安全、可靠運(yùn)行。