(1. 武汉大学 ,湖北 武汉 430077; 2. 江西电力职业技术学院 ,江西 南昌 330032)
摘 要 :介绍了采取在线检测电缆屏蔽层接地线电流 ,沿电缆多测点分布之间无线连网 ,全系统联合多 测点数据分析计算电缆绝缘状况 ,综合确定漏电或绝缘降低的情况和故障点位置 。
关键词 :电力电缆 ;绝缘 ;在线监测 中图分类号 : TM726. 4 文献标识码 : A 文章编号 : 1673 - 0097 (2007) 04 - 0001 - (02)
采取在线检测电缆屏蔽层接地线电流 ,沿电缆多测点分 布之间无线连网 ,全系统联合多测点数据分析计算电缆绝缘 状况 ,综合确定漏电或绝缘降低的情况和故障点位置 。
该方法的优点 : ①测试设备接入时 ,不用断开现场任何 回路和接点 ,也不影响电缆网络输电运行 ; ②增加的测试接 地点常常选择电缆接头处 ,而且只在监测时接通 ,不测时仍 断开 ,不改变原系统的运行环境和运行性能 ; ③对于长电缆 可沿电缆线路增加多个测点 ,使故障点查找更为准确 ;本系 统无须另外布设测试电缆 ,全系统使用无线通信 ,被测电缆 线路长度不限 。
ia / ib =Lb /La 故障点在 A、B的正中时 , La =Lb, ia = ib。 图 3中 R、C为各局部小段绝缘电阻和分布电容 , R0 为 故障处绝缘电阻 , C0 为故障处分布电容 。 (4)长期在线监测 ia、ib,即跟踪监测绝缘变化 由于电缆的材料与结构决定了长线电缆的绝缘电阻 ,一 般应大于 1000MΩ ,即使在单相 220kV 高压下运行 ,峰值漏 电流也才有 0. 3mA 左右 。跟踪监测 ia、ib,即可获得它们的 改变量 Δia、Δib,由此可分析估计出电缆绝缘降低的状况 ,达 到评估高压电缆健康状况的目的 。
图3 长线电缆分布参数状况
4 分布式电缆在线监测系统的组成
长线电力电缆分布式在线监测系统的组成如图 4所示 。 图中首端 、末端指电缆电力输送芯线的两端 ; A 点指原端屏蔽
PT、CT使用本方案设计者专有的数字式高电压变送器 和电流变送器 ,也可使用行业中现有的 PT、CT。每个监测装 置都通过无线发送数据 ,系统监测中心统一定时同步测取各 点数据 ,收集后集中分析计算处理 。监测中心对每次测量数
图 1中示出 : A～B为电缆芯线 ,其中输送高压电力负荷 电流 ; C为电缆外屏蔽层端点对地相接 ; 电缆在运行中外屏 蔽层常常单端点接地 ,以消除屏蔽层上产生的感应电压 ;如 果两点 (或多点 )接地 ,则会在屏蔽层产生循环电流 ,所以运 行时以单点接地为主 ;图中 D、E、F等点是为了分析较长电 缆故障点而增加的测试点 ,本系统只在测试的瞬间才使对应 点接入 ,不测试时使它们断开 ,尽量做到不改变原有系统运 行状况 。
(5)低频重叠法 。又叫差频监测法 ,是在工频交流电压 下叠加低频电压 ,观察所产生的超低频水树变化特征电流信
号 ,但低频信号加载位置有考究 ,会导致测试可靠性不高 ;同 时考虑到在输电运行现场叠加低频的操作不方便或是不允 许的 ,所以此方法只在停电时可以使用 ,不适用于在线监测 。
2 电力电缆绝缘分布式在线监测
第 20卷第 4期
江西电力职业技术学院学报
Vol. 20, No. 4
2007年 12月 Journa l of J iangx i Voca tiona l and Techn ica l College of Electr ic ity Dec. 2007
电力电缆绝缘分布式在线监测
贺贵明 1 ,孙奕学 2 ,张 喻 2
( 3 )故障点求取 因电缆局部绝缘降低而形成漏电流 ir的故障点可能在 图 2中 A、B点之间的某一位置 , (La + Lb)即 A、B 点间的距 离 。故障点靠近 A 时 (距离 La)减小则 ia增大 ,故障点靠近 B时 (距离 Lb减小 )则 ib增大 , ia / ib与故障点对两端的距离 La、Lb的关系应为 :
层接地点 ;由于测量系统使用无线方式通信 ,所以被测电缆可 据集中存储管理 ,跟踪电缆运行历史并进行比较分析 ,掌握
以任意长 。为了较准确地定位长线的故障点 ,所以图中增加 了 B、C、D、E、F等屏蔽层接地点 。为了测量每个接地点处的 接地电流 ,可使用电流互感器 ,本方案设计者已研制成功可不 断开现场接地线而直接跨接的电流互感器专用装置 ,测试范 围满足要求 ,测量线性度良好 。图中 Za、Zb、Zc等为专用接地 电流测量装置 。测量时 ,装置先接通接地支路开关 ,使接地电
3 电缆接地线电流监测原理
3. 1 单相电力电缆屏蔽层接地测量 ( 1 )屏蔽层接地连接
图 1 电缆屏蔽层测试接地示意图
图 2 电缆接地电流测量连接
收稿日期 : 2007 - 03 - 19 作者简介 :贺贵明 (1946 - ) ,湖北浠水人 ,教授 ,博士生导师.
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江西电力职业技术学院学报
第 20卷
(3)介质损耗角 tgδ测取法 。 tgδ值一般很小 ,较难测准 , 测试方法复杂 ,实际较难实施 ,且 tgδ值对一些局部较集中的 缺陷反映不灵敏 。在电缆中水树生长还未达到击穿时 ,会使 绝缘电阻减少不明显 , tgδ变化不大 ,所以检测精度不高 。
(4)局部放电法 。一般电缆局部放电信号很微弱 ,且放电 波形复杂多变 ,高压输电现场电磁干扰和背景噪声相当大 ,导 致信号被淹没 ,所以局部放电法很难用到现场在线监测 。
( 2 )电缆运行绝缘故障信息
电流的峰值 、均值 、有效值 、过零时间 、谐波特性等 。
电缆线路名称 、编号 、故障时间 、对应接地电流 、电缆型
图中示出 ,系统同时测试电缆芯线中电力电流值 (经 CT 获取 )和电力电压值 (经 PT采集 ) ,用以辅助计算接地电流中 因分布电容形成的漏电流和因电磁感应形成的感应电流 。
电缆老化状况和绝缘降低变化状况 。
5 电缆监测中心信息管理
( 1 )电缆在线绝缘信息 电缆线路名称 、编号 、初始接地线电流 、测试时间 、接地 线电流随电压变化的情况 ,接地线电流随温度 、湿度变化的
流流通 ;装置采集一段时间内 (例如数秒钟的工频周波 )电流 情况 。
的瞬时值 (采样率可选取 1000～5000HZ/ S) ,从而获得该接地
号 、电压等级 、辅助测量接地电流 、计算故障点位置 、电缆运 行绝缘变化情况分析 、电缆故障原因分析 、电缆运行及故障 情况统计 。
图 4 分布式在线监测系统组成
( 2 )接地电流测试原理 图 2中 : A为电缆屏蔽层原端接地点 ; B为测试增加的接 地点 ; ia为 A端接地电流 ; Za为 A 点测试装置 ; ib为 B 点接 地电流 ; Zb为 B点测试装置 ;接地电流 ia (或 ib)一般由三部 分组成 : ①运行高压对电缆长线分布电容产生的感应电流 ic; ②电缆芯线的电力负荷电流对电缆屏蔽层电磁感应得到 的电流 ib; ③因电缆绝缘电阻降低而产生的漏电流 ir。其中 ic、ib可以根据电缆的几何结构和分布参数计算得出 ,从而由 测得的接地电流 ia (或 ib)可计算出漏电流 ira (或 irb) 。
1 传统监测方法的局限性
(1)直流叠加法 。对于 110kV 或 220kV 高压电缆 ,直流 信号很难加载到高压电缆的运行系统中 ,并且运行现场常常 不允许解开中性点接地线而加入直流电源 ,所以直流叠加法 对这类电缆实际运用的场合很少 。
(2)直流成分法 。直流成分法是测量由于外界电场作用 经电缆的整流效应而产生的直流分量 ,其中很难排除电缆护 层与地之间由于化学作用而产生的电动势 Es的影响 ,所以 上述直流分量实际测不准 。