高压电缆金属护层智能互联系统方案

卢站芳　周钟　雍明超　牧继清　毛丽娜

摘要：本文根据高压电缆交叉互联系统中护层电流异常时不能准确反映绝缘状况的现状，提出了电缆智能互联系统和新的护层电流监测的设计思路，并设计了由切换模块和时序控制模块组成的智能互联箱，在此基础上构建智能互联系统实现对每段每相护层电流的监测，为电缆监测和检修带来便利。

关键词：高压电缆；交叉互联；接地；护层电流监测

中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）02-0075-02

1 前言

在空间资源紧张的城市，电缆输电线路近年来得到了快速发展。在电缆线路运行中，由于内护层和外护层的电容分压而在金属护层产生较高的电压，为了限制金属护层电压，需要将金属护层接地。同时，为了避免形成感应环流，金属护层不能多点接地。在长距离的高压电缆输电领域，通常将长距离的电缆线路划分成三段等长度的电缆，在每两段中间的交叉互联箱里将A、B、C三相的金属护层交叉连接在一起，然后在电缆的两端将金属护层直接接地，如图1。

电缆金属护层电流监测是监视运行中电缆绝缘情况最灵敏可靠的方式，对保证电缆线路的安全稳定运行发挥了很大作用。但是电缆金属护层交叉互联改变了护层电流的性质和分布，使护层电流监测仅反应了大小是否越限的初步判断，对缺陷位置查找提供的信息不足；另外，对于一些正在运行电缆系统，由于缺少通讯通道，而难以安装监测设备。为此，本文设计了高压电缆智能互联系统，可实现远方对每段每相电缆护层电流的监测。

2 高压电缆智能互联系统的实现方案

2.1 设计思路

当前电缆交叉互联系统不能监测到每段每相绝缘的原因是交叉互联方式使护层电流的主要成分为护层感应环流，其大小受输电电流、系统阻抗、环境状况、电缆排列方式等多种因素的影响，环流大小难以计算確定；同时，交叉互联的方式将不同相的金属护层串联在一起，感应环流超标超标时无法判断绝缘破坏的位置。

为了监测到电缆具体段和相别的绝缘情况，必须打破现有固定的连接模式，按照需要将交叉互联系统切换为一端接地系统，从而将监测大小难以确定的护层感应环流转换为监测大小仅仅与电缆护层长度呈线性关系的护层电容电流，实现对绝缘情况的监测。为此通过设计智能互联箱切换模块和时序控制模块实现。

2.2 智能互联箱切换模块设计

设计电缆智能互联箱切换模块，实现对电缆金属护层连接方式的控制切换。电缆智能互联切换模块的原理如图2，切换模块左边连接前段三相的金属护层，切换模块右边连接后段三相的金属护层。切换模块由三组三位置切换开关组成，分别实现后段金属护层A相、B相、C相的智能互联；每相智能互联切换开关的三个位置分别连接于交叉相、接地、和本相，正常运行时三位置开关处于交叉相位置，在需要切换的时候，可根据时序控制模块的指令，在交叉相、接地、本相之间切换，三个三位置切换开关同时联动切换。

2.3 时序控制模块设计

电缆智能互联箱时序控制模块如图3所示。控制模块由一个定时器、一个双位置切换开关和三个计时器组成。双位置切换开关是为了预留远方启动切换的接口，工作时首先由定时器根据预设的时间发出指令，使电缆智能互联切换模块切换为连接于接地，同时触发计时器1、计时器2、计时器3。计时器1被触发后根据预设的时间发出指令，使电缆智能互联切换模块切换为连接于本相。计时器2被触发后根据预设的时间发出指令，使电缆智能互联切换模块切换为连接于接地。计时器3被触发后根据预设的时间发出指令，使电缆智能互联切换模块切换为连接于交叉相。

2.4 高压电缆智能互联系统和每段每相金属护层接地电流监测方法

使用智能互联箱组成的电缆智能互联系统如图4所示，用智能互联箱取代交叉互联箱，将互联系统的一侧安装接地电流传感器，另一侧接地点断开；通过对时序控制模块设置合适的定时时间和计时时间，使智能互联箱根据需要在接交叉相、接地、接本相之间切换。当1#、2#交叉互联箱中三位置切换开关均处于接地状态时，接地电流传感器监测的分别是A1段、B1段、C1段的接地电流IA1、IB1、IC1；当1#交叉互联箱中三位置切换开关处于接本相状态、2#交叉互联箱中三位置切换开关处于接地状态时，接地电流传感器监测的分别是A1段+A2段、B1段+B2段、C1段+C2段的接地电流IA1+A2、IB1+B2、IC1+C2；当1#、2#交叉互联箱中三位置切换开关均处于接本相状态时，接地电流传感器监测的分别是A1段+A2段+A3段、B1段+B2段+B3段、C1段+C2段+C3段的接地电流IA1+A2+A3、IB1+B2+B3、IC1+C2+C3。通过这三组数据计算可得到能够反映每段每相绝缘状况的护层接地电流：

IA1、IB1、IC1直接采集

3 结语

本文针对目前的高压电缆交叉互联系统中金属护层电流监测不能监测到具体每段每相的绝缘情况，和护层电流超标时原因排查困难并且具有安全风险和引入故障风险的现状，提出了电缆智能互联系统和护层电流监测方法，实现了远方对每段每相金属护层电流的监测，避免了检修人员的带电测试并降低了工作难度，对高压电缆的运行和维护带来了便利。需要注意的是，本文提出的是解决方法的原理，对于具体的硬件实现及工程验证还需要进一步探索。

参考文献

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