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110kV電力電纜金屬護層環流在線監測技術及其應用

電纜環流監測裝置 2019-12-23 技術論文 532 ℃ 0 評論

【摘要】近年來,我國社會經濟一直保持著飛速發展的態勢,電力需求也逐年攀升,科學的高壓電力電纜運行管理已經成為國家經濟發展的重要保障。電力電纜金屬護層環流在線監測技術能夠有效預防電力電纜事故的發生,保障電力電纜的安全穩定運行。本文主要闡述了當前行業110kV電力電纜運行管理中存在的問題,分析了高壓電纜金屬護層系統與環流檢測技術,重點研究了110kV電力電纜金屬護層環流在線監測系統的設計架構與應用功能,并探討了金屬護層環流在線監測裝置的實際應用,以期為我國電力電纜運行管理水平的提高提供理論指導。深圳供電局有限公司 郭偉華
【關鍵詞】電力電纜;金屬護層;在線監測;環流
1 110kV電力電纜運行管理中存在的問題
1.1 電纜護層絕緣與安裝工藝存在缺陷
110kV電力電纜的運行環境為強電場,因此極易因電纜護層絕緣的缺陷兒導致金屬護層多點接地,進一步增加護套損耗,嚴重影響了高壓電纜使用壽命,甚至會導致高壓電纜事故的發生。其次,電纜護層缺陷在潮濕環境下會出現水樹枝,并因電纜介質損耗的加重而演變為電樹枝,高壓電纜發生絕緣擊穿的可能性也將提高。另外,110kV電力電纜的安裝工藝受天氣、人為因素影響較大,因此也存在一定缺陷,從而導致金屬護層的環流升高,電纜的使用壽命也大大降低。
1.2 接地裝置的盜竊現象嚴重
高壓電纜輸電線路屬于國家重要的基礎建設項目,在我國的社會經濟發展中起著重要的推動作用,但是由于人為監督不足以及行業內部監管不利,電壓電纜接地裝置遭到人為盜竊的情況時有發生。高壓電纜接地系統的損壞將會導致護套長期承受高電壓,從而大大降低了電纜的使用壽命,高壓電纜事故的發生率也大幅提高。
近年來,電纜通道內110kV高壓電纜線路被盜的情況越來越嚴重,電力管理部門也加強了高壓電纜附屬設備的防盜工作。
1.3 巡視與檢修工作不到位
科學的巡視與檢修時保障高壓電纜線路安全、穩定運行的關鍵,但是當前我國110kV電纜線路的巡視檢修工作存在諸多問題,對線路缺陷的巡視力度不高,難以掌握高壓電纜線路的運行狀況。另外,高壓電纜線路的檢也多停留在計劃檢修模式階段,尚未建立科學的監控監測系統,對電纜通道及其附屬設施的保護力度不高,缺少技防設備與有效的監控手段,這也給110kV電纜線路的運行留下了較大的安全隱患。
1.4 電纜線路與市政設施建設出現沖突
社會經濟的快速發展推動著城市化建設步伐的不斷加快,高壓電纜線路與供水排水、煤氣、天然氣的交匯面也不斷擴大,電纜線路與市政設施建設的沖突不斷凸顯。供水排水系統、煤氣管道、天然氣管道都給電纜線路帶來了巨大的安全隱患,加之欠缺科學的線路管道設計,電纜管道的運行環境也變得更為復雜,一旦發生意外事故,也將會造成重大的人員傷亡與經濟損失。
2 高壓電纜金屬護層系統與環流檢測
針對當前我國110kV高壓電纜線路運行管理中存在問題,如何提高電纜線路運行狀態監測也已經成為我國現代化電網建設過程中亟待完善的問題。而電纜金屬護層系統與環流檢測作為高壓線路在線監測技術的基礎,在探討在線監測裝置的開發與應用之前,應首先對金屬護層系統與環流檢測有一定的了解。
2.1 接地系統
110kV高壓電纜線路采用單芯電纜,考慮到單芯電纜金屬護層與線芯交流電流產生的磁力線交鏈,在實際的運行管理過程中需要對感應電壓進行控制,根據電纜設計長短可以采用單端保護接地以及交叉互聯接地。單端保護接地,多用于高壓電纜線路的兩組終端、兩組接頭以及終端和接口之間。交叉互聯接地,多用于長距離高壓電纜三段等長的電纜線路中。
2.2 接地環流過大的不良影響
110kV高壓電纜線路接地環流的不良影響是多方面的,首先,接地環流過大將會影響電纜額定載流量,不經交叉互聯兩端直接接地的電纜載流量約為無環流載流量的80%,因而高壓電纜線路多采用交叉互聯兩端接地來降低電纜環流對電路的影響。其次,接地環流過大將會使交叉互聯連接處發熱,而且電纜交叉互聯處的接觸不良也將導致互聯處發熱的出現。另外,接地環流過大將會產生額外損耗,從而降低高壓電纜的使用壽命,造成極大的線路浪費。
2.3 接地環流檢測
接地環流的檢測是線路運行監控的重要內容,傳統的接地環流檢測是在停電條件下測量外護層絕緣電阻,也可在帶電情況下借助電用鉗形電流表來對高壓電纜的屬護層環流進行測量。但是停電測量對電路運行的影響過大,而手工環流檢測又具有一定的危險性和局限性,在這樣的背景下,有必要研究出應用現代電力電子技術與計算機技術的高壓電纜金屬護層環流在線監測裝置,從而有效控制高壓電纜金屬護層系統環流,延長電纜線路的使用壽命。
3 110kV電力電纜金屬護層環流在線監測技術的應用分析3.1 在線監測系統的設計架構與應用功能分析
110kV電力電纜金屬護層環流在線監測系統的設計必須滿足以下功能要求:基于PMS系統的設備狀態監測模塊,建立高壓電纜在線監測功能;采用先進制造工藝以及太陽能取電、非接觸式感應取電、無線通信技術等前沿科技;在線監測裝置必須與監控總站實現數據同步,并可將相關控制參數與裝置臺賬下發至前置系統。高壓電纜金屬護層環流在線監測裝置主要分為以下前端裝置與后臺主站檢測系統兩大部分,其中,前端裝置的電源取電技術為感應取電、太陽能取電以及220V交流電取電,環流檢測裝置采用特殊設計的電流互感器作為感應設置,超級電容作為緩沖儲能元件,從而在提高輸出功率的同時,降低了裝置的發熱量,延長了使用壽命。后臺主站檢測系統則主要包括在線裝置臺賬管理、系統自診斷、故障報警、記錄存儲展示、記查詢統計等幾個模塊。
3.2 金屬護層環流在線監測裝置的應用
本次研究的110kV電力電纜金屬護層環流在線監測裝置為深圳供電局輸電管理所于2012年12月安裝在110kV岸創Ⅰ線#3中間接頭處,采用交叉互聯接地,該在線檢測裝置的現場安裝示意如圖1所示。該檢測裝置能夠準確測量高壓電纜的接地環流數據,從而及時發現環流異常數據并報警,圖2為該線路的護層接線圖及該檢測裝置于2013年10月25日 22時04分18.025秒記錄的該電纜線路#3中間接頭護套環流數據,從以上數據,可觀測出電纜在未受外界干擾時,其正常環流值為15A,圖中異常環流值達到170A左右,為工頻振動,振動時間為340ms,約16個工頻周期,初步判斷應為系統擾動所致。
圖1 金屬護層環流在線檢測裝置的現場安裝圖
4 結語
當前我國110kV電力電纜運行管理存在諸多方面的問題,電纜護層絕緣與安裝工藝存在缺陷,接地裝置的盜竊嚴重,巡視與檢修工作不到位,電纜線路與市政設施建設出現沖突,在這樣的背景下,努力提高高壓電纜運行管理水平、加強高壓電纜金屬護層在線監測就顯得尤為重要。電纜護層的絕緣性能作為線路安全、穩定運行的重要保障,科學有效的金屬護層環流在線監測裝置能夠在很大程度上提前監測其電流變化從而避免電纜事故的發生,保證110kV高壓電纜線路的安全運行。
參考文獻
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本文標簽:環流監測環流監測技術規范

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