盧站芳　周鐘　雍明超　牧繼清　毛麗娜

摘要：本文根據(jù)高壓電纜交叉互聯(lián)系統(tǒng)中護(hù)層電流異常時(shí)不能準(zhǔn)確反映絕緣狀況的現(xiàn)狀，提出了電纜智能互聯(lián)系統(tǒng)和新的護(hù)層電流監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)思路，并設(shè)計(jì)了由切換模塊和時(shí)序控制模塊組成的智能互聯(lián)箱，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建智能互聯(lián)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)每段每相護(hù)層電流的監(jiān)測(cè)，為電纜監(jiān)測(cè)和檢修帶來(lái)便利。

關(guān)鍵詞：高壓電纜；交叉互聯(lián)；接地；護(hù)層電流監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）02-0075-02

1 前言

在空間資源緊張的城市，電纜輸電線路近年來(lái)得到了快速發(fā)展。在電纜線路運(yùn)行中，由于內(nèi)護(hù)層和外護(hù)層的電容分壓而在金屬護(hù)層產(chǎn)生較高的電壓，為了限制金屬護(hù)層電壓，需要將金屬護(hù)層接地。同時(shí)，為了避免形成感應(yīng)環(huán)流，金屬護(hù)層不能多點(diǎn)接地。在長(zhǎng)距離的高壓電纜輸電領(lǐng)域，通常將長(zhǎng)距離的電纜線路劃分成三段等長(zhǎng)度的電纜，在每?jī)啥沃虚g的交叉互聯(lián)箱里將A、B、C三相的金屬護(hù)層交叉連接在一起，然后在電纜的兩端將金屬護(hù)層直接接地，如圖1。

電纜金屬護(hù)層電流監(jiān)測(cè)是監(jiān)視運(yùn)行中電纜絕緣情況最靈敏可靠的方式，對(duì)保證電纜線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了很大作用。但是電纜金屬護(hù)層交叉互聯(lián)改變了護(hù)層電流的性質(zhì)和分布，使護(hù)層電流監(jiān)測(cè)僅反應(yīng)了大小是否越限的初步判斷，對(duì)缺陷位置查找提供的信息不足；另外，對(duì)于一些正在運(yùn)行電纜系統(tǒng)，由于缺少通訊通道，而難以安裝監(jiān)測(cè)設(shè)備。為此，本文設(shè)計(jì)了高壓電纜智能互聯(lián)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方對(duì)每段每相電纜護(hù)層電流的監(jiān)測(cè)。

2 高壓電纜智能互聯(lián)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案

2.1 設(shè)計(jì)思路

當(dāng)前電纜交叉互聯(lián)系統(tǒng)不能監(jiān)測(cè)到每段每相絕緣的原因是交叉互聯(lián)方式使護(hù)層電流的主要成分為護(hù)層感應(yīng)環(huán)流，其大小受輸電電流、系統(tǒng)阻抗、環(huán)境狀況、電纜排列方式等多種因素的影響，環(huán)流大小難以計(jì)算確定；同時(shí)，交叉互聯(lián)的方式將不同相的金屬護(hù)層串聯(lián)在一起，感應(yīng)環(huán)流超標(biāo)超標(biāo)時(shí)無(wú)法判斷絕緣破壞的位置。

為了監(jiān)測(cè)到電纜具體段和相別的絕緣情況，必須打破現(xiàn)有固定的連接模式，按照需要將交叉互聯(lián)系統(tǒng)切換為一端接地系統(tǒng)，從而將監(jiān)測(cè)大小難以確定的護(hù)層感應(yīng)環(huán)流轉(zhuǎn)換為監(jiān)測(cè)大小僅僅與電纜護(hù)層長(zhǎng)度呈線性關(guān)系的護(hù)層電容電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣情況的監(jiān)測(cè)。為此通過(guò)設(shè)計(jì)智能互聯(lián)箱切換模塊和時(shí)序控制模塊實(shí)現(xiàn)。

2.2 智能互聯(lián)箱切換模塊設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)電纜智能互聯(lián)箱切換模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜金屬護(hù)層連接方式的控制切換。電纜智能互聯(lián)切換模塊的原理如圖2，切換模塊左邊連接前段三相的金屬護(hù)層，切換模塊右邊連接后段三相的金屬護(hù)層。切換模塊由三組三位置切換開(kāi)關(guān)組成，分別實(shí)現(xiàn)后段金屬護(hù)層A相、B相、C相的智能互聯(lián)；每相智能互聯(lián)切換開(kāi)關(guān)的三個(gè)位置分別連接于交叉相、接地、和本相，正常運(yùn)行時(shí)三位置開(kāi)關(guān)處于交叉相位置，在需要切換的時(shí)候，可根據(jù)時(shí)序控制模塊的指令，在交叉相、接地、本相之間切換，三個(gè)三位置切換開(kāi)關(guān)同時(shí)聯(lián)動(dòng)切換。

2.3 時(shí)序控制模塊設(shè)計(jì)

電纜智能互聯(lián)箱時(shí)序控制模塊如圖3所示?？刂颇K由一個(gè)定時(shí)器、一個(gè)雙位置切換開(kāi)關(guān)和三個(gè)計(jì)時(shí)器組成。雙位置切換開(kāi)關(guān)是為了預(yù)留遠(yuǎn)方啟動(dòng)切換的接口，工作時(shí)首先由定時(shí)器根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間發(fā)出指令，使電纜智能互聯(lián)切換模塊切換為連接于接地，同時(shí)觸發(fā)計(jì)時(shí)器1、計(jì)時(shí)器2、計(jì)時(shí)器3。計(jì)時(shí)器1被觸發(fā)后根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間發(fā)出指令，使電纜智能互聯(lián)切換模塊切換為連接于本相。計(jì)時(shí)器2被觸發(fā)后根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間發(fā)出指令，使電纜智能互聯(lián)切換模塊切換為連接于接地。計(jì)時(shí)器3被觸發(fā)后根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間發(fā)出指令，使電纜智能互聯(lián)切換模塊切換為連接于交叉相。

2.4 高壓電纜智能互聯(lián)系統(tǒng)和每段每相金屬護(hù)層接地電流監(jiān)測(cè)方法

使用智能互聯(lián)箱組成的電纜智能互聯(lián)系統(tǒng)如圖4所示，用智能互聯(lián)箱取代交叉互聯(lián)箱，將互聯(lián)系統(tǒng)的一側(cè)安裝接地電流傳感器，另一側(cè)接地點(diǎn)斷開(kāi)；通過(guò)對(duì)時(shí)序控制模塊設(shè)置合適的定時(shí)時(shí)間和計(jì)時(shí)時(shí)間，使智能互聯(lián)箱根據(jù)需要在接交叉相、接地、接本相之間切換。當(dāng)1#、2#交叉互聯(lián)箱中三位置切換開(kāi)關(guān)均處于接地狀態(tài)時(shí)，接地電流傳感器監(jiān)測(cè)的分別是A1段、B1段、C1段的接地電流IA1、IB1、IC1；當(dāng)1#交叉互聯(lián)箱中三位置切換開(kāi)關(guān)處于接本相狀態(tài)、2#交叉互聯(lián)箱中三位置切換開(kāi)關(guān)處于接地狀態(tài)時(shí)，接地電流傳感器監(jiān)測(cè)的分別是A1段+A2段、B1段+B2段、C1段+C2段的接地電流IA1+A2、IB1+B2、IC1+C2；當(dāng)1#、2#交叉互聯(lián)箱中三位置切換開(kāi)關(guān)均處于接本相狀態(tài)時(shí)，接地電流傳感器監(jiān)測(cè)的分別是A1段+A2段+A3段、B1段+B2段+B3段、C1段+C2段+C3段的接地電流IA1+A2+A3、IB1+B2+B3、IC1+C2+C3。通過(guò)這三組數(shù)據(jù)計(jì)算可得到能夠反映每段每相絕緣狀況的護(hù)層接地電流：

IA1、IB1、IC1直接采集

3 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)目前的高壓電纜交叉互聯(lián)系統(tǒng)中金屬護(hù)層電流監(jiān)測(cè)不能監(jiān)測(cè)到具體每段每相的絕緣情況，和護(hù)層電流超標(biāo)時(shí)原因排查困難并且具有安全風(fēng)險(xiǎn)和引入故障風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)狀，提出了電纜智能互聯(lián)系統(tǒng)和護(hù)層電流監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)方對(duì)每段每相金屬護(hù)層電流的監(jiān)測(cè)，避免了檢修人員的帶電測(cè)試并降低了工作難度，對(duì)高壓電纜的運(yùn)行和維護(hù)帶來(lái)了便利。需要注意的是，本文提出的是解決方法的原理，對(duì)于具體的硬件實(shí)現(xiàn)及工程驗(yàn)證還需要進(jìn)一步探索。

參考文獻(xiàn)

[1]吳光榮. 220千伏電纜金屬護(hù)套接地電流異常分析[C].2008年云南電力技術(shù)論壇論文集，204-206.

[2]陳達(dá)，溫鎮(zhèn)，翁德明.單芯電纜護(hù)層單端或兩端直接接地時(shí)護(hù)層電流的探討[J].時(shí)代電氣，2015，（9）：74-76.

[3]歐陽(yáng)力，李小春，譚君，等.交聯(lián)聚乙烯電纜護(hù)層接地電流計(jì)算及監(jiān)測(cè)[J].供用電，2012，29（2）：71-74.

[4]中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn).Q/CSG114002-2011，電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].

[5]GB50217-2007，電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6]DL/T5221-2005，城市電力電纜線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].