XLPE高壓電纜在線監測方法及設計
科技專論
作者：陳剛
【摘要】交聯聚乙烯簡稱為XLPE，XLPE高壓電纜具有優越的力學性能、電氣性能與熱血性能，敷設容易，運維也簡單，在各等級電壓輸電線路與配電網等電力係統中獲得了廣泛的應用。
【關鍵詞】XLPE；在線監測；高壓電纜；設計
在生產、安裝與運行等過程當中，電纜係統因人為操作不當或工藝不良等，均可能引入缺陷，而這些缺陷可能要多年之後才能逐步顯現出來，為了及早發現故障隱患，避免運行事故出現，基於電纜的在線監測結果，分析電纜運行的狀態，以確保電纜運行安全可靠性。
一、XLPE高壓電纜的在線監測方法
1.局部放電的在線監測方法
局部放電所指的是利用電纜絕緣本體存在的微孔，產生局部放電的信號，對電纜給予監測與診斷，該放電信號音外界絕緣介質緣故，所表現出的頻率大小是不相同的，通常產生的高頻信號，頻率要高於300KHz。因信號一般在電纜線路屏蔽層進行傳播，可在電纜外層的屏蔽接地線上，利用高頻電流的互感器對高頻電流的信號進行耦合。也可運用超聲波傳感器對電纜局部的放電聲信號進行監測，在電纜當中，聲信號傳輸率不高，受到外部電磁噪聲的影響比較小，還能對局部放電源給予定位，是一種較為理想可行的現場檢測法。
2.接地電流的在線監測法
在電壓等級為110kV以上的高壓電纜多是單芯電纜，由於電纜金屬護層和線芯的交流電流會出現磁力線的鉸鏈，致使較高感應電壓出現，因此，需要采用接地措施，一般0.5km以內的短線路電纜金屬護層所采取的是：一端直接接地，而另一端通過保護電阻或者間隙來接地。電纜線路在1km以上的金屬護層通常采取的措施是：三相分段且交叉互聯兩端的接地方法。對電纜接地電流進行監測，能獲得電纜外護套完整的信息，而對接地電流當中的容性分量變化進行在線監測，則能獲得電纜老化的相關信息，該方法較適合等級高於110kV的高壓電纜線路。
3.溫度監測法
在電纜運行中，對其溫度進行監測，不僅能獲得電纜絕緣工況，還能利用線路載流量的計算，對線路運行狀況進行了解，當前，應用較廣的溫度監測法是分布式的光纖溫度檢測法，是根據拉曼散射與光時域反射等原理來設計的，利用單根光纖的多點故障溫度測量，對電纜運行工況進行監測，其分布式的光纖測溫係統。光纖本身能當作傳感器，受分布電流的影響較小，維護簡單，不過也存在分辨率低，容易受濕度與敷設環境溫度的影響。
4.tanδ介損法
Tanδ在線監測法所反映的是電纜絕緣整體的缺陷水平，已廣泛應用在互感器、變壓器及套管等設施的絕緣檢測當中，電纜tanδ測量的方法和電容性設備測量的方法相似，也就是從電流互感器與電壓互感器中獲得電流、電壓信號，經數字化測量裝置，對兩者相位差進行測量，以獲得tanδ，通常tanδ在線監測方法，所檢測的是兩正弦波之間的過零點時間差，運用頻率與時間差對相位差進行計算。Tanδ在線監測的原理。該監測方法對信號本身要求較高，工頻信號的過零點周圍會疊加一些幹擾，對零點檢測準確性會產生影響，並且該方法所反映的是電纜線路絕緣的整體性能，對局部老化與受潮等因素所引發的劣化不能有效反映，所以，在電纜運行當中，該方法未得到廣泛應用。