高壓電纜線路在線監測技術的思考分析

國網蘇州供電公司 王歡歡 黃曉軍 吳菲菲 李俊杰

1 引言

電力電纜作為傳輸電能、實現電磁能轉化的主要器具，在電力行業發展中有著顯著的地位。并且電力電纜在通信、建筑、制造等領域有著廣泛的應用，與國家經濟發展以及人民生活息息相關。通過分析可發現，目前電纜的類型較多，依據電力電纜所采用的絕緣材料進行分類，可以將其分為油浸紙絕緣電力電纜（該類型電纜面世最早，絕緣材料為油浸紙）、塑料絕緣電力電纜（常用塑料包括聚氯乙烯、聚乙烯、交聯聚乙烯，是由塑料擠壓形成的絕緣層）、橡皮絕緣電力電纜（這一類型的電纜適合頻繁移動、敷設多需小半徑彎曲的場所，其絕緣材料是橡膠及各種配合劑混煉后裹于導電芯后加溫硫化形成絕緣層）。本文就圍繞交聯聚乙烯電纜（簡稱XLPE 電纜）進行分析，以供參考。

2 交聯聚乙烯電纜概述

交聯聚乙烯電纜（Cross-linked Polyethylene Cable，簡稱XLPE 電纜）是一種新型的電力電纜，采用交聯聚乙烯為絕緣材料，結構簡單、質量可靠，可在不同的溫度、濕度和環境條件下使用。相比較于傳統的橡膠或PVC 電纜，XLPE 電纜具有更優異的機械性能、熱穩定性、耐熱性、耐電壓疲勞性等性能。XLPE 電纜廣泛應用于高壓電力系統、中壓電力系統、化工、冶金、煤炭、交通、城市建設以及船舶等領域，適用于輸電、配電、電源接線以及控制系統中的所有場合。在能源環保趨勢下，XLPE電纜正在逐漸替代傳統的橡膠和PVC 電纜，成為未來電力傳輸領域的主流產品。綜合實際的應用可發現，XLPE 電纜有著絕緣性能好、附件制作簡單、不受高度落差限制、載流量較高、過載能力強、使用壽命長（PVC 電纜一般壽命為20年，XLPE 電纜壽命為40年）、燃燒不會產生鹵素有毒氣體、易于制造、敷設、供電可靠等優勢，自面世以來幾乎代替了油浸紙絕緣電力電纜。交聯聚乙烯電纜的過氧化物交聯工藝為LDPE DCP 抗氧劑→熔融混煉→高溫交聯，由此能夠保障交聯聚乙烯電纜的具體性能。DCP 用量與凝膠含量的關系如圖1所示。

圖1 DCP 用量與凝膠含量的關系

同時交聯溫度與凝膠含量間也有著密切的關系，交聯溫度會對凝膠含量產生較大的影響，交聯溫度對凝膠含量的影響詳見表1。

表1 交聯溫度對凝膠含量的影響

另外，不同PEX 的電性能也存在較大的差異，不同PEX 的電性能詳見表2。

表2 不同PEX 的電性能

其中PEX-1為一般過氧化物交聯聚乙烯；PEX-2為加炭黑后的過氧化物交聯聚乙烯，由于炭黑自身就具備導電性，再加上炭黑表面氧化程度高，其含氧量基團起到絕緣作用，增加炭黑會使得體積阻率下降；PEX-3為用作比較標準的意大利潘德那塑料公司生產的硅烷交聯聚乙烯，結合數據可發現，一般過氧化物交聯聚乙烯的電性能較高。

3 XLPE 電纜在線監測技術的重要性分析

XLPE 電纜涉及的領域較廣，對保障社會穩定發展有著非常積極的作用，為保障這一電力電纜的效用得以發揮，近年來逐漸關注其維護監測。其中將在線監測技術應用在XLPE 電纜中能夠保障其運營穩定性和有效性，產生的積極作用顯著。

3.1 有助于提高運行安全性

具體來說，在實際的電力電纜運營過程中受多種因素的影響會導致各種故障，產生的消極影響重大。由于XLPE 電纜的故障可能導致火災、爆炸等嚴重后果，因此及時發現和處理XLPE 電纜的潛在問題，能夠保障最終運營的有效性，同時也能夠提高電纜的安全性，避免電纜故障造成的人身傷害和財產損失。也是受到這一優勢的影響，XLPE 電纜中在線監測技術受到關注和重視，如何提升在線監測質量和效果是當前社會發展中重點關注的內容。

3.2 有助于保障電力系統可靠性

XLPE 電纜是電力系統中最常用的電纜類型，如果出現故障，必將對電力系統的正常運行產生不利影響。因此，對XLPE 電纜進行定期、準確的在線監測，可以及時發現故障，避免出現停電、局部閃斷等問題，提高電力系統的可靠性。具體來說，在線監測技術可以對電纜的運行狀態進行實時監測，避免由于電纜老化、損傷等原因導致的故障發生，可以顯著提高電纜的運行可靠性和穩定性。并且在線監測技術還能夠延長電纜使用壽命，即通過XLPE 電纜在線監測技術，可以對電纜進行全面、準確地檢測，及時發現缺陷并采取針對性措施，從而延長電纜的使用壽命。因此，XLPE 電纜在線監測技術也是提高電力系統的安全性、可靠性和經濟性的重要手段。

3.3 有助于降低維護成本

通過XLPE 電纜在線監測技術，可以實時監測電纜的狀態，發現潛在問題并及時加以處理，從而減少電纜故障的發生，降低維護成本。同時在此項技術的作用下還能夠實現實時監測、故障預警和預防性維護，可以減少不必要的維護和更換成本。另外，在線監測技術還能夠提高電網安全性，其中電纜是電力系統中的重要組成部分，對電網的穩定運行至關重要。通過在線監測技術的應用可以及時發現并解決電纜故障問題，確保電網的安全穩定運行，同時在線監測技術是智能化電力系統發展的重要組成部分，實現對電纜運行狀態的智能化監測和管理，可以為智能化電力系統提供必要的技術支持和保障。

4 XLPE 電纜在線監測技術的實際應用分析

通過觀點分析可發現，在線監測技術對提高XLPE 電纜運營穩定性和安全性有著非常積極的作用，產生的積極影響顯著，其中為保障在線監測技術的應用效果，需要關注硬件和軟件優化[1]。以某市為例，在兩個變電站之間的220kV 電纜線路搭建中安裝了6組高壓電纜在線監測系統，在其中的XLPE 電纜線路上的交叉互聯段安裝了局部放電、光纖測溫等設備以及對應的數據傳輸設備，其間會結合實際的距離分段放置30個放電探測傳感器，6路測溫光纖，對整條電纜線路進行實時的監測和數據傳輸，最終回傳到終端變電站控制中心的計算機上。

4.1 重視硬件與軟件應用優化

為凸顯XLPE 監測技術的應用效用，其中應對信號傳輸電纜、測溫電纜和電源進行分段安裝處理，然后與其中的高壓電纜一起固定在排管中，還需要特別注意對光纜豎井的接頭進行處理優化。為保障最終的電纜運行質量和監測效益，其中可以針對各個終端設置耦合傳感器和電流傳感器，這樣能夠實現電流傳感功能。

此外，還需要在互聯線路上安裝高頻CT 設備，以便實時監測線路的一致狀態，并且在光纜附近還可以敷設測溫光纖，這樣能夠實現測溫目的，并且在終端中還需要布置信號濾波放大設備，然后對電光信號進行轉換。軟件處理中可以對硬件設備進行分析評估，保障具體的應用效果，并且在其中可以對高壓電纜系統的配套性進行分析，實現參數控制，具體管理中應對線路的具體運行要求進行分析，并結合具體設置科學、適宜的測量維度，由此能夠獲得具體的運行參數，其間一旦預警維度達到預警閾值后會發出警告，有助于工作人員及時處理。完成基本的監測外還需要對運維人員的需要開發相應的遠程移動終端訪問程序，通過監控數據進行收集、整合并處理，有助于工作人員結合相應的數據對系統運轉狀態進行分析，對保障系統穩定有著積極的作用[2]。

4.2 在線監測高壓電纜局部放電信號

局部放電是指在絕緣介質中出現局部重復擊穿和熄滅的現象。這種放電主要發生在電纜的局部缺陷處，且放電量相對較小，這并不影響放電初期電纜的絕緣能力。如果不注意此項問題的處理，則會對電纜的絕緣性能產生危害，導致電纜的使用壽命縮短。當局部放電時，其中的電纜絕緣電阻、介電損耗和漏電流不會產生較大變化，因此對參數的檢測并不能確定是否存在放電現象，而在絕緣局部放電脈沖中，可以使用電磁波輻射、光、熱、聲、噪聲等作為局部放電檢測的對象。其中能夠對檢測物理量的不同進行分析，主要可以采用脈沖電流檢測法、電磁波法、超聲波法和振動加速法，在這些方法中脈沖電流法的靈敏度最高，對提升監測質量能夠起到非常積極的作用[3]。

4.3 分布式光纖測溫系統

以此工程為例，在保障電力電纜的運行有效性和質量的基礎上，相關的工作人員在工程中采用了外置測溫光纖系統，將測溫光纖直接外置于高壓電纜表面，產生的積極影響顯著。另外，分布式光纖測溫系統由光纖測溫主機、分布式測溫光纖組成。具體來說，分布式光纖溫度測量系統是一種基于光纖的溫度傳感技術，利用反射光信號的光纖中心波長來分析溫度敏感特性，能夠顯著提升溫度變化的測量質量。

例如在實際的測量中，激光在光纖中傳輸中會產生背向散射，其中的測溫主機在光纖注入適量的激光脈沖后，傳輸中會出現背向散射光波，這些傳輸中出現的背向散射光波的具體狀態會在其中溫度的影響下而產生異常現象，借此能夠通過分析、利用和檢測解調后顯示溫度信號，相關的管理人員則可以依據此判斷電纜的運行狀態和效用，對保障運行安全性有著積極的作用。并且在實際的傳輸過程中還能夠實現信息定位，對提升管理實效有著積極的作用[4]。

4.4 凸顯終端變電站計算機軟件效用

經過觀點分析可發現，在線監測技術應用在XLPE 電力電纜中能夠顯著提升電力系統安全性、穩定性和運行質量，產生的積極作用顯著。其中在線監測技術應用中，針對終端變電站計算軟件應注重應用優化，可以對探測點的實時電路負荷、溫度參數、光纖損耗參數等進行整合和分析，并且在其中還需要放電探測傳感器的回傳技術判斷線路是否出現異常現象，如線路是否存在損傷現象、是否存在老化現象。通過在線監測能夠對線路出現的問題進行分析，做好預警和提前預知，對保障最終的監測與運行有效性能夠起到積極的作用[5]。

就以本工程為例，在軟件上自定義了四個告警維度，分別是緊急告警、故障告警、隱患告警和一般告警，其中能夠對線路運行中的溫度、電路負荷、放電探測等參數進行分析，一旦其中的數據出現達到或者超過告警線后立即發出警報，并將相應的信息記錄在日志中。此外，當故障報警和緊急報警發生時，系統可以自動提示或呼叫相關管理人員及時查找和處理，維修人員可以通過報警日志對故障進行分析和定位，對保障最終的電纜運行穩定性有著積極的作用。

5 結語

XLPE 電纜在線監測技術的應用可以提高電網的可靠性和安全性，防止電纜事故的發生，減少設備的使用壽命和維修成本，產生的積極作用顯著。因此在XLPE 電纜中應注重在線監測技術應用，凸顯具體應用效果。