高压电缆线路在线监测技术的思考分析

国网苏州供电公司 王欢欢 黄晓军 吴菲菲 李俊杰

1 引言

电力电缆作为传输电能、实现电磁能转化的主要器具，在电力行业发展中有着显著的地位。并且电力电缆在通信、建筑、制造等领域有着广泛的应用，与国家经济发展以及人民生活息息相关。通过分析可发现，目前电缆的类型较多，依据电力电缆所采用的绝缘材料进行分类，可以将其分为油浸纸绝缘电力电缆（该类型电缆面世最早，绝缘材料为油浸纸）、塑料绝缘电力电缆（常用塑料包括聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯，是由塑料挤压形成的绝缘层）、橡皮绝缘电力电缆（这一类型的电缆适合频繁移动、敷设多需小半径弯曲的场所，其绝缘材料是橡胶及各种配合剂混炼后裹于导电芯后加温硫化形成绝缘层）。本文就围绕交联聚乙烯电缆（简称XLPE 电缆）进行分析，以供参考。

2 交联聚乙烯电缆概述

交联聚乙烯电缆（Cross-linked Polyethylene Cable，简称XLPE 电缆）是一种新型的电力电缆，采用交联聚乙烯为绝缘材料，结构简单、质量可靠，可在不同的温度、湿度和环境条件下使用。相比较于传统的橡胶或PVC 电缆，XLPE 电缆具有更优异的机械性能、热稳定性、耐热性、耐电压疲劳性等性能。XLPE 电缆广泛应用于高压电力系统、中压电力系统、化工、冶金、煤炭、交通、城市建设以及船舶等领域，适用于输电、配电、电源接线以及控制系统中的所有场合。在能源环保趋势下，XLPE电缆正在逐渐替代传统的橡胶和PVC 电缆，成为未来电力传输领域的主流产品。综合实际的应用可发现，XLPE 电缆有着绝缘性能好、附件制作简单、不受高度落差限制、载流量较高、过载能力强、使用寿命长（PVC 电缆一般寿命为20年，XLPE 电缆寿命为40年）、燃烧不会产生卤素有毒气体、易于制造、敷设、供电可靠等优势，自面世以来几乎代替了油浸纸绝缘电力电缆。交联聚乙烯电缆的过氧化物交联工艺为LDPE DCP 抗氧剂→熔融混炼→高温交联，由此能够保障交联聚乙烯电缆的具体性能。DCP 用量与凝胶含量的关系如图1所示。

图1 DCP 用量与凝胶含量的关系

同时交联温度与凝胶含量间也有着密切的关系，交联温度会对凝胶含量产生较大的影响，交联温度对凝胶含量的影响详见表1。

表1 交联温度对凝胶含量的影响

另外，不同PEX 的电性能也存在较大的差异，不同PEX 的电性能详见表2。

表2 不同PEX 的电性能

其中PEX-1为一般过氧化物交联聚乙烯；PEX-2为加炭黑后的过氧化物交联聚乙烯，由于炭黑自身就具备导电性，再加上炭黑表面氧化程度高，其含氧量基团起到绝缘作用，增加炭黑会使得体积阻率下降；PEX-3为用作比较标准的意大利潘德那塑料公司生产的硅烷交联聚乙烯，结合数据可发现，一般过氧化物交联聚乙烯的电性能较高。

3 XLPE 电缆在线监测技术的重要性分析

XLPE 电缆涉及的领域较广，对保障社会稳定发展有着非常积极的作用，为保障这一电力电缆的效用得以发挥，近年来逐渐关注其维护监测。其中将在线监测技术应用在XLPE 电缆中能够保障其运营稳定性和有效性，产生的积极作用显著。

3.1 有助于提高运行安全性

具体来说，在实际的电力电缆运营过程中受多种因素的影响会导致各种故障，产生的消极影响重大。由于XLPE 电缆的故障可能导致火灾、爆炸等严重后果，因此及时发现和处理XLPE 电缆的潜在问题，能够保障最终运营的有效性，同时也能够提高电缆的安全性，避免电缆故障造成的人身伤害和财产损失。也是受到这一优势的影响，XLPE 电缆中在线监测技术受到关注和重视，如何提升在线监测质量和效果是当前社会发展中重点关注的内容。

3.2 有助于保障电力系统可靠性

XLPE 电缆是电力系统中最常用的电缆类型，如果出现故障，必将对电力系统的正常运行产生不利影响。因此，对XLPE 电缆进行定期、准确的在线监测，可以及时发现故障，避免出现停电、局部闪断等问题，提高电力系统的可靠性。具体来说，在线监测技术可以对电缆的运行状态进行实时监测，避免由于电缆老化、损伤等原因导致的故障发生，可以显著提高电缆的运行可靠性和稳定性。并且在线监测技术还能够延长电缆使用寿命，即通过XLPE 电缆在线监测技术，可以对电缆进行全面、准确地检测，及时发现缺陷并采取针对性措施，从而延长电缆的使用寿命。因此，XLPE 电缆在线监测技术也是提高电力系统的安全性、可靠性和经济性的重要手段。

3.3 有助于降低维护成本

通过XLPE 电缆在线监测技术，可以实时监测电缆的状态，发现潜在问题并及时加以处理，从而减少电缆故障的发生，降低维护成本。同时在此项技术的作用下还能够实现实时监测、故障预警和预防性维护，可以减少不必要的维护和更换成本。另外，在线监测技术还能够提高电网安全性，其中电缆是电力系统中的重要组成部分，对电网的稳定运行至关重要。通过在线监测技术的应用可以及时发现并解决电缆故障问题，确保电网的安全稳定运行，同时在线监测技术是智能化电力系统发展的重要组成部分，实现对电缆运行状态的智能化监测和管理，可以为智能化电力系统提供必要的技术支持和保障。

4 XLPE 电缆在线监测技术的实际应用分析

通过观点分析可发现，在线监测技术对提高XLPE 电缆运营稳定性和安全性有着非常积极的作用，产生的积极影响显著，其中为保障在线监测技术的应用效果，需要关注硬件和软件优化[1]。以某市为例，在两个变电站之间的220kV 电缆线路搭建中安装了6组高压电缆在线监测系统，在其中的XLPE 电缆线路上的交叉互联段安装了局部放电、光纤测温等设备以及对应的数据传输设备，其间会结合实际的距离分段放置30个放电探测传感器，6路测温光纤，对整条电缆线路进行实时的监测和数据传输，最终回传到终端变电站控制中心的计算机上。

4.1 重视硬件与软件应用优化

为凸显XLPE 监测技术的应用效用，其中应对信号传输电缆、测温电缆和电源进行分段安装处理，然后与其中的高压电缆一起固定在排管中，还需要特别注意对光缆竖井的接头进行处理优化。为保障最终的电缆运行质量和监测效益，其中可以针对各个终端设置耦合传感器和电流传感器，这样能够实现电流传感功能。

此外，还需要在互联线路上安装高频CT 设备，以便实时监测线路的一致状态，并且在光缆附近还可以敷设测温光纤，这样能够实现测温目的，并且在终端中还需要布置信号滤波放大设备，然后对电光信号进行转换。软件处理中可以对硬件设备进行分析评估，保障具体的应用效果，并且在其中可以对高压电缆系统的配套性进行分析，实现参数控制，具体管理中应对线路的具体运行要求进行分析，并结合具体设置科学、适宜的测量维度，由此能够获得具体的运行参数，其间一旦预警维度达到预警阈值后会发出警告，有助于工作人员及时处理。完成基本的监测外还需要对运维人员的需要开发相应的远程移动终端访问程序，通过监控数据进行收集、整合并处理，有助于工作人员结合相应的数据对系统运转状态进行分析，对保障系统稳定有着积极的作用[2]。

4.2 在线监测高压电缆局部放电信号

局部放电是指在绝缘介质中出现局部重复击穿和熄灭的现象。这种放电主要发生在电缆的局部缺陷处，且放电量相对较小，这并不影响放电初期电缆的绝缘能力。如果不注意此项问题的处理，则会对电缆的绝缘性能产生危害，导致电缆的使用寿命缩短。当局部放电时，其中的电缆绝缘电阻、介电损耗和漏电流不会产生较大变化，因此对参数的检测并不能确定是否存在放电现象，而在绝缘局部放电脉冲中，可以使用电磁波辐射、光、热、声、噪声等作为局部放电检测的对象。其中能够对检测物理量的不同进行分析，主要可以采用脉冲电流检测法、电磁波法、超声波法和振动加速法，在这些方法中脉冲电流法的灵敏度最高，对提升监测质量能够起到非常积极的作用[3]。

4.3 分布式光纤测温系统

以此工程为例，在保障电力电缆的运行有效性和质量的基础上，相关的工作人员在工程中采用了外置测温光纤系统，将测温光纤直接外置于高压电缆表面，产生的积极影响显著。另外，分布式光纤测温系统由光纤测温主机、分布式测温光纤组成。具体来说，分布式光纤温度测量系统是一种基于光纤的温度传感技术，利用反射光信号的光纤中心波长来分析温度敏感特性，能够显著提升温度变化的测量质量。

例如在实际的测量中，激光在光纤中传输中会产生背向散射，其中的测温主机在光纤注入适量的激光脉冲后，传输中会出现背向散射光波，这些传输中出现的背向散射光波的具体状态会在其中温度的影响下而产生异常现象，借此能够通过分析、利用和检测解调后显示温度信号，相关的管理人员则可以依据此判断电缆的运行状态和效用，对保障运行安全性有着积极的作用。并且在实际的传输过程中还能够实现信息定位，对提升管理实效有着积极的作用[4]。

4.4 凸显终端变电站计算机软件效用

经过观点分析可发现，在线监测技术应用在XLPE 电力电缆中能够显著提升电力系统安全性、稳定性和运行质量，产生的积极作用显著。其中在线监测技术应用中，针对终端变电站计算软件应注重应用优化，可以对探测点的实时电路负荷、温度参数、光纤损耗参数等进行整合和分析，并且在其中还需要放电探测传感器的回传技术判断线路是否出现异常现象，如线路是否存在损伤现象、是否存在老化现象。通过在线监测能够对线路出现的问题进行分析，做好预警和提前预知，对保障最终的监测与运行有效性能够起到积极的作用[5]。

就以本工程为例，在软件上自定义了四个告警维度，分别是紧急告警、故障告警、隐患告警和一般告警，其中能够对线路运行中的温度、电路负荷、放电探测等参数进行分析，一旦其中的数据出现达到或者超过告警线后立即发出警报，并将相应的信息记录在日志中。此外，当故障报警和紧急报警发生时，系统可以自动提示或呼叫相关管理人员及时查找和处理，维修人员可以通过报警日志对故障进行分析和定位，对保障最终的电缆运行稳定性有着积极的作用。

5 结语

XLPE 电缆在线监测技术的应用可以提高电网的可靠性和安全性，防止电缆事故的发生，减少设备的使用寿命和维修成本，产生的积极作用显著。因此在XLPE 电缆中应注重在线监测技术应用，凸显具体应用效果。