
隨著城市化發展,城市總用電量在不斷增加,根據中國統計局統計結果,2005—2013年中國總發電量和城市面積。為滿足電力系統輸配電需求以及電網長距離、大容量的輸電線路廣泛采用電力電纜。電纜在線監測公司以武漢為例,1995—2015年武漢市高壓電纜的安裝長度已經超過610 km,如圖2所示。交聯聚乙烯(XLPE)電纜以其結構簡單、敷設容易、負載能力強等優點在輸配電網中的地位不斷增加,以滿足日益增長的用電的需求。
但XLPE電纜絕緣依然受到電、熱、化學、環境應力等的影響而導致絕緣故障。對于我國20世紀80年代之后大量投入運行的電纜,投運時間有的已經超過20年,開始進入電力電纜故障“浴盆曲線”的中晚期,因此對電纜絕緣狀況的研究尤為必要。
提出交叉互聯電纜系統中的各段較小交叉互聯段電纜的泄漏電流的在線分離法。該方法基于安裝在各較小交叉互聯段兩端護層引出線上的電流傳感器測量電流,通過同步采樣,獲取護層回路中的電流波形,通過泄漏電流分離法,各交叉互聯較小段的泄漏電流。
提出交叉互聯電纜相間泄漏電流比較的方法。由于電纜線路中很難直接獲取電纜接頭或終端的電壓信號,因此,該方法避免了電壓信號的獲取,而通過相間泄漏電流的比較,從而確定相對相對老化程度,實現老化段電纜的定位。
解決的問題:為了滿足高壓單芯XLPE電纜的傳輸距離和傳輸容量要求,通常采用交叉互聯連接方式來減少感應電壓和環流。在實際交叉互聯電纜系統中,金屬護層通過中間接頭引出線(同軸電纜)連接到交叉互聯連接箱,線路兩端金屬護層引出線通過接地箱接地。
由于采用交叉互聯的連接方式,所以護層電流中包含交叉互聯各小段電纜的泄漏電流以及3段長度不同時感應電壓所產生的環流。另一方面,由于中間接頭引出線采用的是同軸電纜,其芯線和護層分別連接接頭兩端高壓電纜的金屬護層,所以電流傳感器在同軸電纜上測量的電流信號是2個不同護層回路的電流矢量疊加信號。這2個方面的問題給泄漏電流的分離提出很大挑戰。XLPE絕緣在正常情況下的介質損耗角一般為0.001°,電壓和電流信號的同步要求是2個測量點的時間誤差要控制在μs級。對于城市電纜線路多采用直埋、管道、電纜溝和隧道方式,無法直接獲取接頭處的電壓信號,從變電站中獲取電壓信號,同步時間誤差及可靠性都成為該方法不宜推廣的原因。
意義:實現了交叉互聯電纜系統對每一段電纜絕緣的在線監測,減少了停運檢修的維護成本,增加了電纜運行的可靠性,對電纜運行狀態可以實時監測,為研究交叉互聯電纜系統的故障診斷提供了重要狀態參數奠定了基礎。
這里提出的泄漏電流分離法可在采用同軸電纜的交叉互聯電纜系統中實現泄漏電流的分離。給出了交叉互聯電纜系統的在線監測新途徑。對傳統介損監測方法進行了改進,通過三相泄漏電流矢量差對電纜的相間介損變化進行了監測,提出了相對老化程度判斷依據和標準。以武漢某電纜隧道交叉互聯電纜的實測數據為例,監測結果表明該段交叉互聯電纜系統并相間泄漏電流相對變化≤1%,無明顯老化異常,與該線路環流和局部放電在線監測結果相符。
“高壓交流電纜在線監測系統通用技術規范”獲國家能源局批準發布。據悉,該規范由國網天津電科院牽頭組織編寫,并于2016年6月1日起開始實施。
高度重視科技成果的積累和標準化工作依托“電力電纜運行及檢測技術”國網級實驗室,組織專家力量和合作單位,總結提煉科技項目“高壓交流電纜線路檢測與在線監測技術研究”的研究成果,電纜在線監測系統經過大量工程實踐、技術交流和創新,歷時一年時間編制完成該高壓電纜領域行業標準,為搶占技術高地完成更多電力行業標準制定奠定堅實基礎。
據悉,該標準從電纜的實際運行出發,對高壓交流電纜在線監測系統的定義、系統結構、功能要求、技術要求、試驗項目及檢驗規則等內容提出了明確的規定與要求,反映了該國高壓電纜在線監測系統技術現狀和應用水平,對提高國內高壓電纜在線監測系統和在線監測裝置的設計、制造、試驗、運行和維護水平具有重要意義。







