孫宇爽

（中山市電力工程有限公司，廣東 中山 528400）

0 引 言

目前，110kV及以上交聯(lián)聚乙烯電纜在線監(jiān)測主要傾向于開展絕緣弱點檢出和老化監(jiān)測技術(shù)的研究。強化110kV及以上交聯(lián)聚乙烯電纜在線監(jiān)測技術(shù)的實際應(yīng)用研究，可促進相應(yīng)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，保障電網(wǎng)的正常運行，尤其是保障電線電纜系統(tǒng)的運行質(zhì)量和安全。

1 電線電纜在線監(jiān)測發(fā)展概述

相較于PVC絕緣電纜，交聯(lián)聚乙烯電纜結(jié)構(gòu)簡單，重量較輕，耐熱性、負(fù)載力及機械性能較好，更適用于電網(wǎng)領(lǐng)域。近年來，隨著交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的發(fā)展，它的應(yīng)用也越來越廣泛。對于國外發(fā)達國家，電纜在線監(jiān)測技術(shù)的研究已取得較多成果。我國對110kV及以上電纜在線監(jiān)測技術(shù)的研究起步較晚，尤其是其系統(tǒng)研究和工程化應(yīng)用方面。電力電纜在線監(jiān)測包括直流疊加、電介損等多種方法，但都具有相應(yīng)的固定局限性。目前，普遍采用多種監(jiān)測方法結(jié)合的方法，以實現(xiàn)電線電纜的精準(zhǔn)監(jiān)測，有效提高監(jiān)測質(zhì)量。

2 110kV及以上交聯(lián)聚乙烯電纜在線監(jiān)測

2.1 局部放電的在線監(jiān)測

對于局部放電的在線監(jiān)測，常用的方法主要有高頻電流傳感器法和超聲波/聲發(fā)射監(jiān)測法。

第一，高頻電流傳感器法。利用該方法開展相應(yīng)監(jiān)測工作，尤其是對帶屏蔽鎧裝電纜的監(jiān)測，可獲得良好效果。實際監(jiān)測時，由于電線電纜帶屏蔽鎧裝層，使電纜放電脈沖的切向分量產(chǎn)生軸向附加磁場，通過線圈凈磁通的大小，分析和判斷電線電纜的局部放電情況。該監(jiān)測方法不僅監(jiān)測效果較好，可監(jiān)測失真脈沖信號，還不會影響電纜的傳輸性能。系統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備放置過程中，傳感器的放置位置要求較低，可繞電纜沿任意方向放置。但需注意，由于傳感器對低頻分量的靈敏度較差，實際監(jiān)測距離有限（10 m左右），更適用于短電纜或電纜附件等的在線監(jiān)測。

第二，超聲波/聲發(fā)射監(jiān)測法。該方法應(yīng)用較廣，技術(shù)較成熟。電線電纜運行中出現(xiàn)局部放電時，其聲信號頻帶較寬，可通過電線電纜外部的加速度或聲發(fā)射傳感器監(jiān)測。聲學(xué)監(jiān)測方法的優(yōu)勢是外部電磁噪聲的實際影響較小，監(jiān)測效果較好。由于電纜的絕緣材料特性，聲波頻率越大，則聲波吸收作用越好。聲信號傳播過程中，高頻部分衰減較快，實施監(jiān)測時需強化相應(yīng)的控制工作。實際監(jiān)測時，既可采用固定傳感器的監(jiān)測方式，也可采用移動監(jiān)測的方式。此外，采用超聲波/聲發(fā)射監(jiān)測法，可避免電磁干擾，監(jiān)測效果更好。

2.2 絕緣外護套接地電阻及化學(xué)電勢的在線測量

外護套是電線電纜最外面的保護層，材料多采用聚氯乙烯或聚乙烯。外護套的電線電纜保護作用較強，且絕緣效果和密封效果較好。絕緣外護套的在線監(jiān)測關(guān)系電線電纜的整體使用壽命?？刹捎脙纱螠y量法測量絕緣護套對地電阻和化學(xué)電勢，僅依靠較低電壓的直流標(biāo)準(zhǔn)電勢即可完成監(jiān)測工作[1]。

2.3 電纜金屬護層接地線電流監(jiān)測

為了解電纜電線的老化情況，提前做好防治措施，需實施電纜金屬護層接地線電流監(jiān)測。采用監(jiān)測電纜接地線電容電流增量的方法，可更簡單地實現(xiàn)具體監(jiān)測工作。通常只要將電流互感器套在接地線上，即可實現(xiàn)相應(yīng)的監(jiān)測工作。電網(wǎng)的電線電纜系統(tǒng)建設(shè)中，110kV電纜線路的金屬屏蔽層普遍采用單點接地方式，監(jiān)測數(shù)據(jù)時無需改變接地線的連接情況[2]。

2.4 電纜本體和接頭溫度測量

電纜故障問題主要表現(xiàn)為絕緣水平下降、泄露電流增大及損耗增加等。此故障問題會導(dǎo)致電線電纜運行中出現(xiàn)溫度升高的現(xiàn)象，造成電線電纜的絕緣老化和腐蝕，進而導(dǎo)致泄露電流越來越大，溫度越來越高，陷入惡性循環(huán)。因此，有必要做好電纜本體和接頭溫度監(jiān)測工作，可采用電纜絕緣表面在線溫度測量的方法。利用該方法監(jiān)測時，依靠單根光纖即可完成多個電纜故障點的溫度在線監(jiān)測工作[3]。

3 110kV及以上交聯(lián)聚乙烯電纜在線監(jiān)測技術(shù)的實際應(yīng)用

3.1 由樹狀放電規(guī)律進行在線監(jiān)測

樹狀放電是根據(jù)不同的劃分原則進行不同的分類，例如，根據(jù)行程原因，可分為水樹枝和電樹枝；根據(jù)發(fā)展形狀，可分為叢狀放電和枝狀放電；根據(jù)電壓情況，可分為從狀放電和枝狀放電。

實際監(jiān)測時，叢狀放電和枝狀放電的表現(xiàn)特征明顯不同。電流脈沖參數(shù)可表征不同的放電形式和放電發(fā)展階段。因此，根據(jù)局部放電電氣參數(shù)與樹枝老化的幾何參數(shù)之間的規(guī)律，預(yù)測樹狀放電的類型及發(fā)展情況，從而實現(xiàn)電纜的在線監(jiān)測。經(jīng)綜合分析可知，枝狀放電中，樹枝長度與脈沖參數(shù)的相關(guān)系數(shù)有正、負(fù)；叢狀放電中，相關(guān)系數(shù)都為負(fù)。

3.2 信號頻譜分析法

3.2.1 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PD模式識別

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個并行和分布式的信息處理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提取PD在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接權(quán)向量域進行，收斂性好。此外，代表性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型有多層映射BP網(wǎng)絡(luò)、徑向基函數(shù)（RBF）網(wǎng)絡(luò)及回歸網(wǎng)絡(luò)等，主要應(yīng)用于有效提取局部放電信號，提高信噪比。該技術(shù)可優(yōu)化110kV及以上交聯(lián)聚乙烯電纜在線監(jiān)測效果。

3.2.2 小波分析用于局部放電信號特征分析

與傳統(tǒng)分析方法相比，小波分析具有信號特征分析所要求的局部化性質(zhì)（尤其是其聚焦作用），其窄時窗小波變換反映信號的高頻成分，能捕捉高頻瞬變信號，并放大其細(xì)微特征，而寬時窗小波變換則反映信號的低頻成分，即信號的趨勢。

4 結(jié) 論

為滿足城市發(fā)展對電力資源的需求，城市電網(wǎng)的改造逐漸加快，電力電纜的利用比重不斷上升。需做好110kV及以上交聯(lián)聚乙烯電纜在線監(jiān)測工作，以保證電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)。