高压XLPE电缆线路在线监测和检测技术发展现状.docVIP

高压XLPE电缆线路在线监测和检测技术发展现状 欧阳本红 国网电力科学研究院，武汉，430074 摘 要：在线监测和检测技术是开展电力电缆设备状态检修工作的技术前提，也是制约状态检修工作发展的重要因素。本文结合高压XLPE电缆线路在线监测和检测技术的实际情况，对反应线路运行状态的3个技术参量的监测和检测进行了综述，分析比较了各种方法的技术特点、适用范围和优缺点，为开展高压电力电缆设备状态检修工作提供了参考依据。 关键词：电力电缆；在线监测；状态检修；环流检测；温度检测；局部放电 1．引言 随着我国经济的持续平稳快速增长，电力电缆在城市输配电线路中的应用得到了极大发展，而交联聚乙烯绝缘（XLPE）电缆因为具有敷设容易且不受高度差限制、运行维护方便、运行温度高、绝缘性能优良和清洁环保等优点成为电力电缆发展和应用的主要方向。截止2009年底，国网公司系统66kV~500kV电缆线路已经达到8600 km。与XLPE电缆用量不断增大的同时，由于施工安装缺陷、产品质量不良和运行维护不当等原因，XLPE电缆线路在设计寿命内发生击穿故障导致停电事故的次数也大量增加，给城市输配电线路的运行稳定性和供电可靠性带来了极大的挑战。XLPE电缆常规预防性试验按计划定期对线路进行停电试验，但现行试验项目不仅难以保证线路在试验以后不发生故障，而且预防性试验增加了线路停电次数，对于运行状态良好的设备来说浪费了试验资源，甚至可能在试验中引入新的隐患。为了克服上述电缆线路计划检修的不足，目前国内外都在大力开展基于状态检测的电力电缆线路状态检修工作，即在运行状态下连续监测或经常检测电缆线路的状态参量，实时掌握电缆线路运行状态，及时发现电缆线路缺陷，根据电缆线路运行状态确定其检修策略。在运行状态下准确及时掌握XLPE电缆线路的运行状态，第一时间发现和消除电缆线路中存在的缺陷和隐患，降低电缆线路故障率，是实施电缆线路状态线路状态检修和提高城市电网可靠性的重要课题。 根据状态参量的检测方式不同，状态检测技术可分为在线监测和带电检测，在运行过程中对设备状态参量进行连续实时的监测称为在线监测，而采用便携式检测设备，在运行状态下，对设备状态参量进行的现场检测。本文综述了国内外高压XLPE电缆线路状态检测技术应用现状，指出了各种方法的技术特点，为电力电缆线路运行部门开展状态检测提供了参考依据。 2．单芯电缆金属屏蔽层环流检测 单芯电力电缆金属屏蔽层（金属套）环流是金属屏蔽层感应电压在金属屏蔽层与大地形成的回路中的电流，其大小可以反映电缆外护层绝缘状态，环流过大说明电缆外护层或接地系统可能存在隐患，此时不仅会降低电缆的载流量，而且还会因为局部过热导致电缆击穿[1]。 单芯电缆金属屏蔽层通过交叉互联方式接地时，接地电流由电容电流和感应环流组成，但电容电流相对较小而且稳定，故可以近似认为接地电流即为金属屏蔽层环流。金属屏蔽层环流的测量装置简单、方法易行，可以在接地电缆安装时加装电流互感器采集电流信号，也可以直接使用钳形表测量接地线电流。此方法在国内已得到广泛应用，北京市电力公司已经对70多回路超过200公里的220kV电缆线路实施了接地电流的实时监测，上海市电力公司应用国网电科院开发的高压电缆金属护套测试仪对多条高压电缆进行了环流测试。 3 温度检测技术 3.1 分布式光纤温度在线监测技术 分分布式光纤测温技术是一种比较成熟的分布式测温技术。其基本原理可描述如下：采用光纤将待测温度对光纤内传输的光波参量进行调制，并对调制过的光波信号进行解调检测，从而获得待测信息[3]。系统的测量原理是依据光纤的时域反射理论和光纤的背向喇曼散射温度效应，主要包括处理主机和测温光纤。通过在整条电缆上敷设光纤能够全线实时测量电缆温度，光纤在测温系统中既作为传感器，又作为信号传输通道，该技术具有抗电磁、耐高压、尺寸小等优点。由德国LIOS公司与西门子联合研制 通过分布式光纤测温系统对电缆温度的在线监测，可以发现运行过程中电缆导体温度过高、电缆绝缘的局部放电或者金属屏蔽层环流过大等异常信息。监测结果对于合理调整电缆载流量、诊断电缆绝缘状态和避免电缆线路火灾具有重要指导作用。 电缆分布式光纤测温系统的应用主要分为三种情况：在已运行的高压电缆线路表面加装测温光纤、在高压电缆线路敷设安装的同时安装测温光纤、高压电缆在工厂制造时集成测温光纤。目前北京、上海、天津等城市对110kV及以上的在役电缆不同程度的加装了分布式光纤测温系统，对于新敷设的超高压电缆线路，各地基本上都要求敷设光纤系统，而且在电缆中集成测温光纤是今后的发展趋势，国内已有多家电缆供应商已经掌握了该项技术。 目前分布式光纤测温系统存在的不足主要是空间分辨率不足、受光纤敷设方式影响较大等缺点，这也是今后相关研究和工程实践需要解决的问题。 3.2 红外热