帶電電纜識(shí)別儀在低壓電纜臺(tái)區(qū)普查工作中的應(yīng)用研究

顧 金，錢(qián) 忠，楊維榮

(國(guó)網(wǎng)上海市電力公司嘉定供電公司,上海 201800)

低壓臺(tái)區(qū)線損精細(xì)化管理是一項(xiàng)供電企業(yè)長(zhǎng)期努力鉆研但卻難以攻克的難題，主要因?yàn)榈蛪号_(tái)區(qū)數(shù)量眾多，線損原因復(fù)雜，排查困難。低壓臺(tái)區(qū)線損主要分為技術(shù)線損和管理線損，對(duì)于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)已經(jīng)相對(duì)比較固定和成熟的城市地區(qū)，技術(shù)線損方面降低線損幅度有限，側(cè)重點(diǎn)在改善管理線損方面[1]。文獻(xiàn)資料[1-3]研究表明，造成低壓臺(tái)區(qū)管理線損的因素主要有：① 臺(tái)區(qū)內(nèi)用戶與變壓器對(duì)應(yīng)關(guān)系不正確；② 系統(tǒng)變壓器變比、電流互感器倍率錯(cuò)誤；③ 計(jì)量裝置存在誤差或故障等，其中因素①產(chǎn)生的原因?yàn)樯a(chǎn)管理信息系統(tǒng)(PMS)中低壓線路與用戶供電點(diǎn)數(shù)據(jù)資料掛接錯(cuò)誤，營(yíng)銷系統(tǒng)未及時(shí)更新“變與戶”變動(dòng)信息。文獻(xiàn)[4]提出一種基于臺(tái)區(qū)識(shí)別技術(shù)的配電變壓器與表計(jì)對(duì)應(yīng)關(guān)系治理方法，僅可以解決用戶表計(jì)臺(tái)區(qū)隸屬問(wèn)題，無(wú)法對(duì)低壓線路資料正確與否進(jìn)行梳理。低壓架空線路清晰可見(jiàn)，較容易排摸清楚；低壓電纜線路埋設(shè)于地下，走向較為隱蔽，一旦變動(dòng)割接未及時(shí)更新，原始資料(包括開(kāi)發(fā)商自建電纜線路資料)不全或電纜首末端無(wú)標(biāo)識(shí)或標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤，將難以排查。

帶電電纜識(shí)別儀是一種基于脈沖電流和電磁耦合技術(shù)的電纜鑒別儀器，具有無(wú)需停電、測(cè)試方便且準(zhǔn)確等特點(diǎn)。本文探索研究利用帶電電纜識(shí)別儀在低壓電纜臺(tái)區(qū)普查工作中進(jìn)行應(yīng)用，研判低壓電纜與用戶供電點(diǎn)關(guān)聯(lián)的正確性與否，從而修正相關(guān)圖形臺(tái)賬資料及臺(tái)區(qū)關(guān)聯(lián)信息。

1 帶電電纜識(shí)別儀的工作原理

帶電電纜識(shí)別儀由信號(hào)發(fā)射機(jī)和信號(hào)接收機(jī)兩部分組成，信號(hào)發(fā)射機(jī)在低壓電纜末端(特指受電端，本文以下相同)某相使用線夾式接線端接入并發(fā)射周期性脈沖電流信號(hào)，脈沖電流信號(hào)流經(jīng)電纜線芯、過(guò)渡連接設(shè)備、架空線等至變壓器繞組低壓側(cè)，經(jīng)零線及大地返回到發(fā)射機(jī)另一接線端，從而構(gòu)成一個(gè)電流回路，如圖1所示。信號(hào)發(fā)射機(jī)利用所接的低壓電纜相對(duì)零線間電壓提供電源，由于接入帶電電路，為防止電路故障危及人員安全，采取就地保護(hù)接地。

圖1 帶電電纜識(shí)別儀工作原理圖

假設(shè)發(fā)射機(jī)發(fā)射脈沖電流幅值為I，流經(jīng)大地的返回脈沖電流幅值為I0，流經(jīng)零線的返回脈沖電流幅值為I1。則整個(gè)電流回路可以表示為

I=I0+I1

(1)

根據(jù)式(1)，流經(jīng)整根電纜的脈沖電流為I-I1，幅值相當(dāng)于I0的幅值。供電系統(tǒng)低壓電纜零線一般由金屬銅構(gòu)成，回路電阻很小，而經(jīng)大地的回路存在兩端的接地電阻以及土壤電阻，阻值遠(yuǎn)比低壓電纜零線要大得多，這與文獻(xiàn)[5]的分析類似。因此，返回脈沖電流主要流經(jīng)低壓電纜零線，流經(jīng)大地的返回脈沖電流可以忽略不計(jì)，對(duì)外而言流經(jīng)整根電纜脈沖電流近似為零。

同一臺(tái)區(qū)內(nèi)若有多條低壓電纜兩端零線共阻接地時(shí)，返回的脈沖電流除流經(jīng)大地外，還將通過(guò)所有低壓電纜的零線。假設(shè)有n根低壓電纜兩端零線共阻接地，則整個(gè)電路回路電流可以表示為

I=I0+I1+…+In

(2)

假設(shè)所有流經(jīng)低壓電纜零線的返回脈沖電流幅值相同，忽略流經(jīng)大地的返回脈沖電流，則流經(jīng)所檢測(cè)的低壓電纜整根電纜的脈沖電流為(1-1/n)I，共阻接地低壓電纜越多，流經(jīng)所檢測(cè)低壓電纜整根電纜的脈沖電流越大。然而，在實(shí)際供電系統(tǒng)中，低壓供電用戶最多為兩路，絕大多數(shù)用戶均為一路供電，因此流經(jīng)整根電纜的脈沖電流較小。

信號(hào)接收機(jī)是在低壓電纜首端(特指電源端，本文以下相同)利用感應(yīng)線圈耦合接收通過(guò)的脈沖電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為清晰的可見(jiàn)指示。同時(shí)，在感應(yīng)線圈上明確指示方向?yàn)橹赶螂娫醋儔浩鞯姆较颍黾訕O性判斷的依據(jù)。通過(guò)信號(hào)接收機(jī)指示信號(hào)的頻率與信號(hào)發(fā)射機(jī)頻率相同，增加判斷的準(zhǔn)確性。根據(jù)分析，接收感應(yīng)線圈應(yīng)耦合套接在信號(hào)發(fā)射機(jī)所接的相同相別的電纜某相上，這樣所接收的指示信號(hào)強(qiáng)度最大，如果感應(yīng)線圈套接所檢測(cè)低壓電纜整根電纜外皮上，將無(wú)信號(hào)或指示信號(hào)較微弱。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用接線及安全注意事項(xiàng)

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用帶電電纜識(shí)別儀時(shí)，正確的接線方式和方法才能保證檢測(cè)結(jié)果的正確和保障檢測(cè)人員的人身安全。現(xiàn)場(chǎng)接線時(shí)，應(yīng)首先在低壓電纜末端位置，按照接地保護(hù)線—零線—相線的先后順序?qū)⑿盘?hào)發(fā)射機(jī)接線端連接到待檢測(cè)低壓電纜上，檢測(cè)結(jié)束后拆除時(shí)順序相反。在接線過(guò)程中，檢測(cè)人員應(yīng)戴絕緣手套，防止觸電，同時(shí)要保證接線夾子夾在低壓電纜有電部位的牢靠位置。當(dāng)信號(hào)發(fā)射機(jī)接線接好發(fā)出斷續(xù)的脈沖電流信號(hào)后，安排一人現(xiàn)場(chǎng)看護(hù)，再在低壓電纜首端位置利用信號(hào)接收機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)人員同樣需戴絕緣手套，將感應(yīng)線圈套接在與信號(hào)發(fā)射機(jī)所接相同相別的電纜一相上，此時(shí)信號(hào)接收機(jī)應(yīng)接收到正確的指示信號(hào)，而將感應(yīng)線圈套接在該低壓電纜其他相別上或其他電纜某相上，將無(wú)指示信號(hào)，套接在零線上將出現(xiàn)相反的指示信號(hào)。在套接感應(yīng)線圈時(shí)，感應(yīng)線圈上的指示方向應(yīng)指向電源側(cè)方向。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用存在的問(wèn)題及解決措施

3.1 低壓電纜末端無(wú)法接信號(hào)發(fā)射機(jī)

低壓電纜末端所連接的為用戶供電點(diǎn)或其他電力設(shè)備，通常為低壓電纜終端接線盒(俗稱熔絲箱)，用戶配電柜或低壓架空線。在現(xiàn)場(chǎng)可能會(huì)出現(xiàn)電纜終端接線盒的門(mén)鎖已銹蝕無(wú)法打開(kāi)，終端接線盒被用戶裝修后封閉，或低壓架空線與低壓電纜連接全絕緣等情況，此時(shí)線夾式接線端信號(hào)發(fā)射機(jī)將無(wú)法接入低壓電纜末端。

解決此類問(wèn)題，將信號(hào)發(fā)射機(jī)的接線端口進(jìn)行改裝，制作成可調(diào)換的接口，接口出線制作成線夾式接線端與插頭式接線端(與家庭電器一樣的插頭)兩種。在遇到低壓電纜末端無(wú)法接信號(hào)發(fā)射機(jī)線夾式接線端的情況時(shí)，可將信號(hào)發(fā)射機(jī)的接線端調(diào)換成插頭式，根據(jù)后續(xù)表計(jì)的連接情況將信號(hào)發(fā)射機(jī)插入用戶三孔插座上。需要注意的是，信號(hào)發(fā)射機(jī)使用插頭式接線端時(shí)，由于無(wú)法知曉用戶所接入用電的相別，在低壓電纜首端進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)逐個(gè)相別進(jìn)行檢測(cè)，只有一相指示正確，其他相均無(wú)指示，則表明檢測(cè)結(jié)果正確，同時(shí)也就間接知道了用戶接入用電的具體相別。

3.2 無(wú)法確認(rèn)低壓電纜另一端位置

低壓電纜歷史路徑走向資料不全，割接變更未及時(shí)更新以及兩端銘牌缺失或模糊不清等情況將導(dǎo)致無(wú)法知曉所檢測(cè)低壓電纜的另一端位置，無(wú)法進(jìn)行信號(hào)發(fā)射或接收檢測(cè)工作。

解決此類問(wèn)題，可利用電纜路徑儀，在低壓電纜的已知端耦合接入高頻信號(hào)，并結(jié)合存有的工程建設(shè)資料，探測(cè)整個(gè)低壓電纜的路徑走向，從而找到低壓電纜另一端的位置，進(jìn)而進(jìn)行信號(hào)發(fā)射和接收檢測(cè)工作。由于電纜路徑儀所耦合接入的信號(hào)無(wú)方向性，因此與該低壓電纜所連接的其他低壓電纜上均會(huì)有高頻信號(hào)，可能會(huì)導(dǎo)致探測(cè)到的低壓電纜另一端位置并不是實(shí)際需要探尋的位置，可以根據(jù)電纜識(shí)別儀的檢測(cè)結(jié)果，判斷所探測(cè)結(jié)果的正確性。此時(shí)，需逐個(gè)探測(cè)、檢測(cè)，直至找到正確的低壓電纜，如果存有的資料準(zhǔn)確可大大節(jié)約測(cè)尋的時(shí)間。

3.3 低壓電纜首端位置無(wú)法接入感應(yīng)線圈

桿變臺(tái)區(qū)的低壓電纜是從裝在變壓器臺(tái)架旁的低壓零克箱上端引出，一般桿變臺(tái)架離地距離要求大于2.5 m，所以低壓電纜各相分叉處離地距離達(dá)到3 m以上，低壓跨越電纜首端位置還要更高，檢測(cè)人員無(wú)法將信號(hào)接收機(jī)的感應(yīng)線圈套接入低壓電纜的相線上。因此，在檢測(cè)有登桿的低壓電纜時(shí)，應(yīng)配備登桿工具，如腳扣皮帶，竹梯等。特殊情況還有地埋美式箱變臺(tái)區(qū)，低壓電纜是從地下引出，需打開(kāi)蓋板，抽水并排風(fēng)，遇到此種情況時(shí)，應(yīng)調(diào)集外部力量協(xié)助，并配備下井木梯、水泵、排風(fēng)扇、有毒氣體檢測(cè)儀、絕緣靴等。

4 現(xiàn)場(chǎng)典型應(yīng)用

2017年4月，國(guó)網(wǎng)上海市電力公司嘉定供電公司普查工作人員，在嘉定鎮(zhèn)老城區(qū)內(nèi)普查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)10 kV塔12城中線4-5號(hào)桿05078總工會(huì)桿變臺(tái)區(qū)主副桿雙零克箱各出兩根YJV-0.6/1-4×70 mm2低壓電纜，現(xiàn)場(chǎng)僅有兩根電纜有銘牌標(biāo)識(shí)，而PMS系統(tǒng)中僅畫(huà)有最新工程新敷設(shè)的一根低壓電纜，查詢有關(guān)該桿變的歷史工程建設(shè)資料，可查詢到兩條低壓電纜的工程信息(包括PMS中有的這根低壓電纜)，還有兩根低壓電纜無(wú)任何相關(guān)資料，因此無(wú)法判斷該四根低壓電纜的關(guān)聯(lián)屬性。

電纜運(yùn)檢人員攜帶著帶電電纜識(shí)別儀、電纜路徑儀、竹梯及絕緣手套等儀器和工具前往現(xiàn)場(chǎng)。首先，利用帶電電纜識(shí)別儀確認(rèn)了最新工程新敷設(shè)的這根低壓電纜關(guān)聯(lián)的正確性。然后，根據(jù)歷史工程建設(shè)圖紙資料，找尋另外一根低壓電纜的用戶側(cè)，然而現(xiàn)場(chǎng)用戶供電點(diǎn)表計(jì)均無(wú)，則利用電纜路徑儀對(duì)該低壓電纜進(jìn)行路徑探測(cè)，最終找到該低壓電纜的末端位置，經(jīng)帶電電纜識(shí)別儀檢測(cè)確認(rèn)該低壓電纜就是所要找尋的低壓電纜，分析原因?yàn)樵摰蛪弘娎|曾進(jìn)行過(guò)工程割接沖長(zhǎng)，用戶供電點(diǎn)已變更，然而工程資料未更新。還有兩根低壓電纜分別從兩零克箱出線，無(wú)法確認(rèn)用戶供電點(diǎn)位置，則再利用電纜路徑儀探測(cè)電纜路徑，測(cè)尋到該兩根低壓電纜末端均位于一幢二層樓的墻壁上方，平行相隔5 m沿墻壁敷設(shè)至二樓，離地距離較高且全絕緣封閉，此時(shí)則至用戶側(cè)將信號(hào)發(fā)射機(jī)接線接口調(diào)換成插座式接線端，接入用戶插座，再至桿變側(cè)檢測(cè)區(qū)分出該兩根低壓電纜的對(duì)應(yīng)關(guān)系。檢測(cè)完畢后，現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)充安裝了電纜銘牌標(biāo)識(shí)，并在PMS系統(tǒng)中進(jìn)行了相關(guān)圖形及臺(tái)賬的補(bǔ)錄工作。檢測(cè)前與檢測(cè)后PMS系統(tǒng)中的結(jié)果示意圖如圖2所示。

圖2 05078總工會(huì)桿變臺(tái)區(qū)檢測(cè)前后PMS系統(tǒng)結(jié)果示意圖

5 結(jié)語(yǔ)

帶電電纜識(shí)別儀為低壓電纜臺(tái)區(qū)普查工作提供了一種便捷、準(zhǔn)確且無(wú)需停電的新式判斷方法。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)實(shí)際情況配備輔助儀器或工具，并確保接線方式的正確。以一臺(tái)區(qū)為例，展示了帶電電纜識(shí)別儀在辨別低壓電纜臺(tái)區(qū)關(guān)聯(lián)屬性的主要應(yīng)用過(guò)程，為帶電電纜識(shí)別儀在低壓電纜臺(tái)區(qū)普查工作中的應(yīng)用提供參考。

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