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高壓電纜線路在線監測介紹

電纜環流監測裝置 2019-12-26 技術論文 621 ℃ 0 評論

【摘要】近年來,高壓交聯聚乙烯電力電纜在城市電網中廣泛應用,同時越來越多的架空線路也逐步進行電纜改造。電力電纜線路的安全、穩定運行對城市電網安全運行具有重要意義。本文以實際工程為例,介紹了電纜分布式光纖測溫系統、電纜金屬護套環流監測系統的特點、配置?!娟P鍵詞】高壓電纜;在線監測;分布式光纖測溫;環流監測李彥雄(廣州電力設計院有限公司,廣東廣州510610)
引言
近年來,隨著城市用電量的增加,交聯聚乙烯電力電纜在城市電網中廣泛應用, 同時越來越多的架空線路也逐步進行電纜改造。電力電纜線路的安全、穩定運行對城市電網安全運行具有重要意義。隨著城市高壓電力電纜線路規模的增加,傳統人工檢查、運維難以滿足日益增加的工作量。因此,在城市電力電纜運維中引入高壓電纜線路的在線監測具有重要意義,在線監測取代了傳統人工方式的定期檢測,大大降低了實地檢測的勞動強度,提高了電纜線路運維效率。本文以廣州電網某個220kV 電纜線路工程為例, 主要介紹電纜分布式光纖測溫、電纜金屬護套環流監測等在線監測系統。
1 項目概況
1.1 地理位置
本文介紹的電纜項目位于廣州市中心城區, 南北途徑廣州市三個區,線路途經區域屬于城市規劃要求“下地”范圍。
1.2 建設規模
項目建設規模為2 回220kV 電纜出線, 電纜單線長度約為6.6km。采用單芯銅導體、交聯聚乙烯絕緣電力電纜,電纜導體截面選用2500mm2。電纜線路設有中間接頭22 組共計66套、GIS 電纜終端4 組共計12 套。
1.3 電纜敷設型式
電纜全線采用電力隧道敷設型式,主要選用圓形盾構斷面型式。電纜采用“品”字形緊貼排列布置,按縱向蛇形放置在電纜支架上,選取適當的蛇形節距和蛇形幅寬以吸收、補償電纜的熱伸縮,并每隔一定的距離采用適當的器具進行限位、固定(如三相抱箍、單相抱箍、尼龍繩等)以約束保持電纜敷設線形。
1.4 電纜金屬護套接線型式
電纜金屬護套采用交叉互聯兩端直接接地的接地方式。
電纜分為12 小段,共組成3 個交叉互聯循環段,各小段電纜連接均采用絕緣接頭。在變電站側的電纜金屬護套直接接入變電站主地網;同一交叉互聯段內的電纜連接采用絕緣接頭,且在絕緣接頭兩側采用無感同軸電纜連接, 并經過交叉互聯接地保護箱接入接頭處地網, 同軸電纜內外銅導體截面均選用300mm2, 其絕緣層的絕緣耐壓水平按直流耐壓25kV/1min不擊穿選用。
2 分布式光纖測溫系統
2.1 分布式光纖測溫系統的介紹
分布式光纖測溫系統是一種可以在線監測高壓電纜溫度的系統,監測數據可以連續、實時傳回監控后臺。系統主要由光纖測溫主機、相應后臺軟件、測溫光纖及相關附件組成。系統能準確探測高壓電纜沿線所有測量點的溫度, 具有測溫精度高、不受電磁干擾等優點。系統主要特點如下:采用溫度在線監測技術, 在電纜非金屬外護套表面采用測溫光纖監測溫度,經過根據經驗公式反推所監測電纜導體運行溫度,并記錄電纜導體運行溫度,積累數據,尋找電纜導體運行溫度在不同季節和每天不同時段的變化規律,實時監視電纜的運行狀況,為實行電纜狀態檢修提供依據[1]。分布式光纖測溫系統的主要特點如下:
(1)具有實時性、精確性、連續性等特點;抗電磁干擾能力強、耐腐蝕性能好;
(2)對電纜中間接頭采用多匝纏繞方式進行重點監測;
(3)可以通過軟件設置多級高溫報警和溫升速率報警;
(4)采用國際通用的TCP 協議,可方便與第三方系統進行數據傳輸和系統融合,如圖2 所示。
2.2 分布式光纖測溫系統的應用
光纖測溫主機,本工程使用8 通道中的2 個光通道,剩余通道作為備用,方便系統未來擴展。光纖測溫主機設置于某變電站內專用監控房內, 再通過內部網絡將測溫數據轉發至調度室和輸電管理所監控中心, 實現在調度室和監控中心均可對電纜運行狀況進行實時監測。
3 電纜金屬護套環流監測系統
3.1 電纜金屬護套環流概述
高壓電纜的金屬護套是電力電纜的重要組成部分, 位于電纜主絕緣與非金屬外護套之間。當單芯電纜導體通過電流時,由于電磁感應,金屬護層上會產生感應電壓,從而在金屬護套上引起環流。電纜非金屬外護套的絕緣狀態、交叉互聯分段不均勻、金屬護套電氣接線方式不正確、金屬護套接地不良等等各種情況都會引起金屬護套環流異?,F象, 嚴重威脅電纜運行安全。當電纜金屬護層環流出現異常時會產生多方面的危害,如造成電纜絕緣局部高溫損耗發熱,加速絕緣老化,降低電纜使用壽命,嚴重時導致電纜發生直接擊穿接地故障;使電纜外護套破損,出現多點接地現象;直接影響載流量,產生較大的電能損耗,浪費資源等[2~3]。因此,對電纜線路的金屬護套環流監測對電網安全運行具有重要意義。
3.2 環流監測系統的介紹
電纜金屬護套環流監測系統可實時、在線監測電纜金屬接地電流的有效值、頻率,當接地電流有異常變化時及時發出警報,保障電力電纜安全運行。電纜護套電流監測系統主要特點如下:
(1)實時、精確、在線監測,可實時監測高壓電纜的每個高壓電纜金屬護層接地點的0~300A (AC) 范圍的實時電流參數,取代傳統人工方式的定期接地電流巡測,大大減輕現場測量的勞動強度,提高系統維護效率;
(2)具備電流超標自動報警及電流異常變化自動報警功能,
當電纜接地環流超過系統預設值時發出視聽警報, 在監控系
統的圖形界面上閃爍紅燈報警, 還可以通過發送短信或打電話的方式自動通知電纜運維人員;
(3)系統為獨立運行的系統,不依賴于后臺系統,具備獨立的存儲設備,能按照監控要求留存所有相關數據;
(4)電流傳感器磁芯可以采用差異化材料,可滿足各種場合各種精度要求的電流監測;傳感器采用開合式鉗型設計,內徑可定制,方便安裝;
(5)采用光纖傳輸網絡,傳輸距離遠,穩定可靠;
(6)系統具備高度開放性,可開放協議,與上級平臺無縫對接,兼容性強;
(7)監測系統可選擇交流供電、CT 取電等供電方式,可根據實際場合靈活選取。并采用低功耗、抗干擾技術設計。
電纜金屬護套環流監測系統主要由護套環流監測主機、護套環流采集器、護套環流傳感器、相應后臺軟件及附件組成。護套環流監測主機可完成對環流數據的采集、監測、計算和存儲等功能,還可以對采集時間進行遠程控制,而且能獨立地執行預設的監測程序、執行上位機的指令,并將執行結果與監測數據回傳至上位機。護套環流采集器一般采用全封閉式鑄鋁外殼,可長期在潮濕環境中正常工作。電路板采用大規模集成電路與多層板設計技術,使設備小型化。采集器同時設置有防雷、防靜電設計,可有效防止現場噪聲的干擾。系統主要技術參數如下:環流測量范圍:0~300A;(可根據實際要求定制);電流檢測精度:1 級;采樣周期:可小于1s;外接傳感器接口:9 個;工作溫度:-40~70℃;
工作濕度:0~98%;
電磁兼容性:滿足GB17625.1 要求。
3.3 環流監測系統的應用
針對本項目電纜金屬護套接線型式, 在每組電纜接頭處設置2 套接地電流采集裝置(每套裝置可采集3 路接地電流),在線路兩端變電站GIS 終端處各增加1 套接地電流采集裝置,共計48 套接地電流采集裝置。然后通過通信光纜將監測到的信號傳輸至接地電流采集主站。光纖測溫主機設置于某變電站內專用監控房內, 再通過內部網絡將環流數據實時轉發至調度室和輸電管理所監控中心, 實現在調度室和監控中心均可對電纜隧道內電纜護套環流情況進行實時監測。
4 結語
本文以某220kV 電纜線路工程為例, 介紹了電纜分布式光纖測溫系統、電纜金屬護套環流監測系統的原理、特點及應用配置情況。在線監測取代了傳統人工方式的定期檢測,對提高電纜線路運維效率有積極作用,工程設計中可供參考借鑒。
參考文獻
[1]彭超,趙健康,苗付貴.分布式光纖監測技術在線監測電纜溫度[J].高電壓技術,2006,8(32):43~45.
[2]徐紹軍,黃鶴鳴,陳平.單芯高壓電纜金屬護套環流異常分析及對策[J].供用電,2007,24(5):50~51.
[3]江日洪.交聯聚乙烯電力電纜線路[M].北京:中國電力出版社,2009.收稿日期:2018-10-13
作者簡介:李彥雄(1986-),男,陜西榆林人,工程師,碩士,主要從事高壓電纜線路設計工作

本文標簽:環流監測環流監測技術規范

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