基于海南省恶劣环境下的电力电缆及在线监测设备稳定性分析

贝嘉鹏,杨智覃,符芳文,蔡永辉

（海口供电局输电管理所，广东海口，570100）

基于海南省恶劣环境下的电力电缆及在线监测设备稳定性分析

贝嘉鹏,杨智覃,符芳文,蔡永辉

（海口供电局输电管理所，广东海口，570100）

电力电缆是电网系统基础设施最重要的组成部分之一，且地下电缆的覆盖率和规模正在迅速增加。海南省气候炎热潮湿、海水盐碱性强，使得其城市地下敷设的电力电缆及其附属实时监测设备的运行环境十分恶劣。电力电缆及实时监测设备的正常运行对于电力系统而言具有十分重要的意义。因此，为了实现这一指标，需采用相应的处理技术并且满足相应的高等级要求来达到。

电力电缆；实时监测设备；恶劣工作环境；防护维护

1 海南电缆及监测设备工作环境

地下电缆系统如电缆隧道系统等的建设目的是为了地下电缆的敷设和电力电能的安全传输。与传统的架空线电缆传输系统不同，海南地下电力电缆和相应监测设备的运行状况是由其本身的属性特点及地底环境的各个因素两方面决定的。典型的环境因素有：温度、湿度、氧气浓度、H2S（硫化氢）浓度、CH4（甲烷）浓度、水位、烟雾、电缆及设备被偷盗情况、井盖情况、其它缆线（如光缆等）私拉情况等。

温度：电缆一般由导体、绝缘体和热护套组成。在运行中，电缆温度会随着耐压量、载流量、气温的上升而上升。电缆温度不能超过阀值，否则会引起供电中断，甚至发生火灾。监测设备情况类似。

湿度：电缆及设备埋于地下，通风散热情况不佳，加上地下水的渗透，使得电缆和设备周围湿度较高，这会影响其绝缘度并加快设备生锈。

有害气体及烟雾：H2S、CH4、CO及烟雾浓度过高，会危机检修人员安全及造成火灾隐患。

积水：海水、雨水等的下渗容易造成电缆隧道内部水位过高，浸泡电缆和设备。这会造成绝缘丢失及短路故障损坏设备，甚至危及人员生命安全。

其他环境情况：井盖被破坏，缆线被无关人员任意敷设私拉等其他情况，造成对电缆和设备的管理困难，危害人民安全。

以上恶劣的工作环境尤其是湿度、积水情况等在海南省的地下电缆系统中十分突出。如何探索有效的方式来预防和制止这些情况对电力系统运行造成严重的后果是很有必要的。

2 电缆及监测设备的运行维护

2.1 电力电缆维护

海南省电力电缆多以地下电缆敷设为主。根据第二节的工作环境可知，海南地下电缆的工作环境十分恶劣。在这种环境下对电缆进行更好的维护是十分重要的。

为了防止其他人员进入电缆沟道私自拉线甚至偷盗电缆，可对电力电缆出入口沟井盖处及每段缆沟隧道内建立安装电子监测预警及视频在线监控子系统，实现对各个地区内井盖和电力电缆及相关设备周围情况进行实时监测并发出相应预警。为了防止电力电缆接头过热而发生故障，需采用可靠性高的温度传感器，并将实时采集得到的温度数据及时快速可靠地传送至监测中心并发出相应预警信号通知工作人员。对于水位监测而言，电缆沟道内安装水位监测计，实时地对水位信息进行监控，可防止沟道内水位由于雨水渗透，海水侵入等原因引起水位上涨而浸泡、侵蚀电缆造成故障。此外，防止有害气体超标，维持电缆隧道内的安全工作环境，安装隧道空气质量在线监测子系统是必要的。以上的几种电力电缆在线监测系统的现场图集中于图1所示。

2.2 实时监测设备方面

由上述分析可知，对于电力电缆安全运行及电缆隧道环境的维护工作而言，稳定的实时监测系统是大的前提保障。如果实时监测系统不够完善，那么对于地下电力电缆系统的管理和维护将是空谈。因此，对监测设备在如此恶劣的环境下进行保养维护是具有重要的现实意义的。

相对于其它设备，海南省地下电缆隧道监控设备由于长期被恶劣的环境所影响而具有防护保养困难、设备供电不可靠、数据采集和通信功能不准确等特点。针对这几项缺陷，需要合理地对地下电缆在线监测设备进行改善。

图1 电力电缆监测功能

2.2.1 实时监测设备防水防护

电力电缆隧道深入地下几米、十几米甚至更深，阶段性进水甚至长时间的渗水积水的情况并不少见。因此，在如此恶劣的环境下，对于电缆接头和实时监测设备的防水性能是必须达到的要求。在对工控产品的防水防腐中，最高的要求是达到IP68的防护等级。相对于水泵控制器而言，它在电缆隧道中应用3个月以后，由于其表面由于因空气湿度大、腐蚀性强，最终引起结晶现象。拆开控制器后，里面的电路板已出现被腐蚀、损坏，无法使用。为克服此问题，我们采用与专业化工研究所合作调配的硅胶对电缆接口及监测设备进行灌封，可实现IP68防护等级。采取专业硅胶的优势有：

（1）硅胶不仅可以防止液态水，还可以防止气态的水蒸气（水蒸气和隧道内其他气态份子化学反应之后，其腐蚀性比液态水强）；

（2）相对空气而言，硅胶的散热指标更好。同时，对产品采用低功耗设计，所有的产品的功耗都在2~5W之间，因此,用硅胶将其密封效果更佳；

（3）硅胶稳定性好，它是“果冻式”结构，长期在隧道环境中工作不会发生龟裂、渗漏等现象。

2.2.2 电线、光纤接口处理

设备及外围模块间往往常用电线相连接，通信设备中光纤是很重要的原材料。电线和光纤的接口处理应采用合理的连接工艺，这样可以有效地提高工作效率和减少事故的发生。

对于电线接头而言，设备间线缆连接时应按照以下流程严格操作。

（1）线缆连接时应在接线盒内预留1～2圈长度，再进行设备线缆端接。

（2）剥线皮时不能损伤线芯，线头长度1.0~1.5cm。

（3）多股铜芯线接头处应先拧紧线芯，在焊锡连接，露铜段焊接焊锡时应均匀饱满无毛刺。

（4）焊接好采用合适的热缩套管包裹严密，热缩套管长度应长于接头露铜段约1.5cm，多余的1cm包裹于线缆的外皮段，0.5cm长于露铜段（高温下压扁密封）。热缩套管的热缩必须到位，无龟裂。

（5）热缩套管热缩完毕后，将接头涂抹防水胶，防水胶涂刷必须均匀饱满无缝隙，涂抹长度应超过热缩套管0.5~1.0cm左右。

（6）防水胶干燥后，将线缆接头按顺序绑扎布放到接线盒内，并将设备装置合适地安装在设备箱、电缆沟墙壁或电缆隧道墙壁等位置。电线接头处理过程如图2所示。

对于光纤而言，光纤终端的连接应符合以下规定：

（1）光纤终端处的连接在须在光纤终端设备盒内完成。

图2 电线接头处理流程

（2）光纤终端引出的光纤尾纤与熔接的光纤尾纤采用耦合器连接，耦合器连接时必须对准卡口插接牢固无松动。

（3）光纤连接完毕后，光纤头和耦合器部分采用PVC绝缘胶带按照电工施工规范包裹严密，至少包裹2圈。

（4）光纤接头包裹严密后，涂刷防水胶，防水胶涂刷必须均匀饱满无缝隙，防水胶涂抹应超过光纤接头的蓝色护套的0.5~1.0cm左右。

（5）防水胶干燥后，先将光纤终端和进入光纤终端的尾纤进行固定，进入光纤终端的尾纤必须放置在光纤终端的预留口内，最终盖上光纤终端外壳。光纤接头处理如图3所示。

图3 光纤接头处理流程

2.2.3 实时监测设备可靠供电设计

对于海南省的电缆网而言，实时监控系统的供电设计较为复杂。由于许多监控设备的安装位置距离市电接口较远，因此无法采用220V市电供电。而监控设备的功耗往往都大于20W，因此，仅采用干电池供电的方式也不可取。为了提高对监控设备的可靠供电，需采用电流互感取能供电方式。电流互感取能供电方式如图4所示。它相对于传统供电方式而言，多了前级的电流互感取能，过流保护、整流稳压及充放电管理环节，经过这几个环节的调节之后对监测设备可靠供电，从原理上而言可在电缆的任意处安装监测设备。

3 结束语

海南省地下电缆及监测设备的工作环境恶劣。为了使电缆及设备长期稳定，需采用相应的处理技术并且满足相应的高等级要求（如IP68等级等）。在电缆井或电缆沟道内安装设置防水、防盗、温度监测、空气质量监测等可以对电缆工作环境进行全方位监测来保证其可靠工作；对监测设备等而言，采用合适的供电技术、防水技术并保证监测设备的通信、采集可靠准确性可使监测设备能够适在恶劣环境下稳定运行。这都对电力系统的可靠性具有重大意义。

[1] 张村.电力电缆在线监测系统的研究与设计[D].电子科技大学,2012:6.

[2] 赖磊洲.电缆隧道环境在线监测系统的研究与设计[D].华南理工大学,2012:7.

[3] 肖瀚.隧道应急通信系统设计实现及在电力隧道中的应用[J].电气制造,2013,5:70-75.

[4] 熊兰,何友忠,宋道军,等.输变电线路在线监测设备供电电源的设计[J].高电压技术,2010,36(9):2252-2257.

Stability Research of Power Cable and On-line Monitor Devices Based on Extreme Environment of Hainan Province

Bei Jiapeng,Yang Zhitan,Fu Fangwen,Cai Yonghui
（Haikou power transmission management,Guangdong Haikou,570100）

Power cable is one of the most important parts of power grid base equipments.The scale of underground electrical power cable is improving greatly.The stability work of underground electrical power cables and its corresponding monitor devices is of great value to power system.However,power cables and monitor equipments in Hainan province are suffering hot weather, wet and saline-alkali environment. Appropriate methods should be applied to achieve the objective of high grade protect demand of power cables and monitor devices.

Power cable；on-line monitor device；extreme environment；equipment maintenance

图4 互感取能供电框图