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摘要：随着电力需求的增加，电力电缆的稳定运行成为供电可靠性和供电质量的重要保障，因此，电力电缆绝缘在线监测势在必行。现对高压电力电缆绝缘在线监测及实验进行研究分析。
关键词：高压；电力电缆；绝缘；在线监测
引言
由于大多数电缆铺设在地下，不仅不容易查找故障点位置，如果不能及时排除还会造成停电的风险。电缆绝缘在线监测可以实时监控电缆的运行状态，及时发现故障隐患，进行绝缘老化趋势分析，并预测电缆寿命，对电缆的可靠运行有深远的影响。因此，电力电缆绝缘在线监测势在必行。
一、电力电缆绝缘故障的原因
一般，电线电缆的绝缘材料使用了一段时间以后，会于不同的程度上产生老化，引发绝缘材料出现老化的因素很多，有关的人员应从不同的角度来对引发其出现老化的因素综合和全方位地加以分析。
1.1热老化
热老化具体指的是绝缘材料在使用当中受到热能影响，其化学方面的结构会出现相应变化，其绝缘的特性同样会受到不同程度的影响。若所处环境的温度比较低，则绝缘材料在化学方面的反应会处在比较低的状态当中。若所处环境的温度比较高，则绝缘材料在化学方面的反应会处在比较快状态当中。热老化对绝缘材料其绝缘方面的性能造成损害，使其使用的寿命下降。
1.2机械老化
此状况具体是指绝缘的材料于使用当中会遭受机械应力方面影响，在此因素影响之下，会对其造成相应损害，伴随绝缘材料的使用期延长，对其造成的损害程度会不断增加。当其料损伤发展至相应的程度以后便会引发局部放电状况，对其绝缘的特性造成严重的影响。
二、高压电力电缆绝缘在线监测方法及其设计原理
2.1监测方法简述
为了降低供电安全生产事故的发生，我国在原有电缆监测方法的基础上，借鉴先进监管经验，引进基于无线传感监测技术的环流法进行监控工作，取得了良好的监测效果。此监测法的创新之处在于利用无线通信的方式，实现了同步感应设备、收发控制设备及监控设备主机之间的无线网络信号传输，从而实现通信智能化。新型高压电缆监测方法得以广泛应用的主要原因在于，与以往的测量方法相比，新型的高压电缆监测方法能够实现对多个不同站点的电线设备的监控。该监测方式无需借助相关辅助线路，只是通过在收发器上悬挂相对的无线同步传感器，即可达到测量供电现场问题的效果。
2.2新型检测方法的实施背景
全球数字化移动信息系统（GSM）为无线监测系统提供了有利的背景支撑。GSM在国内具有较广的辐射范围，是我国的第一网络覆盖系统，具有较强的可靠性。
GSM系统具有强大的业务处理能力，其中包括监测信息传递功能。GSM在电力网络监管工作中受到广大电力单位重视主要源于它的几个优点。第一，GSM在我国多个地区进行了漫游和网络覆盖，为电力部分实现对各地区的网络监管工作创造了有利条件。在国内绝大部分地区，都有GSM的网络供应点，供电企业在对本地区的光缆线路实行监控时，无需另外建立网络，利用现有的资源即可完成无线设备的布线工作，为企业节省了大量的设施工程建设资金。通过GSM，电力控制站点能够完成自动抄表、高压短路器开关状态的自由转变和设备的监测工作。第二，GSM具有强大的信息传输能力。短信消息传输（SMS）就是利用了GSM网络中文本、文字输入和传送技术，实现远距离之间的联系和交流。在传输信息量较少的情况下，可使用SMS进行无线电力监测，而对于信息传输量大且复杂的内容则通过编制相应程序，控制GSM，从而达到发布命令和接受数据的目的。
2.3环流检测方法的设计原理
在单芯电缆受到金属套保护的情况下，保护套上的环流较小，主要表现为容性电流。然而，在金属护套接触地面时，易形成回路，环流量出现猛增现象，环流监测方法即可通过检测环流量的大小判断是否发生接地故障。若已知单芯高压电缆正常运行时的三相线负荷电流分别为IA、IB、IC，电压分别为UA、UB、UC，设A相电缆中的第X节点发生绝缘故障，且令X节点对地面的电阻为∞到Re（如图1），求出金属保护套电流IgA与故障节点处的电阻Re的关系式。经推导可知，电缆保护套接地处成为参考电位点，地面为导线，连接点X与G，形成通路，则关系式为：
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上述式中，C表示屏蔽层和电缆芯之间的等效电容，而MAA、MBA、MCA分别表示三相电缆单芯与A-X-Re-G回路之间的相互感应系数。由上可知，电缆保护套通常出现多点接地的环流现象，环流检测方法是高压电力电缆绝缘在线监测的有效方法，能够准确判断电线路障节点，有利于及时采取维护措施。
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图1高压电缆三相线的环流模型
三、高压电力电缆绝缘在线监测实验研究
3.1检测实验系统的模块构成
在上述理论的基础上，对高压电缆绝缘检测系统进行分析。该系统主要由若干个电流测量模块、无线同步感应器和收发控制器、计算机网络、业务处理软件等部分构成（如图2）。其中，电流测量模块、感应器、电池组（此供电方式可免受电磁干扰，提高测量精确值）放置在测量监测点，计算机安置在监控室，无线收发器则结合网络电网的分布情况进行安装。
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图2高压电缆绝缘监测系统的构成模块
3.2实验步骤和结果
高压电缆绝缘监测实验主要分为三个步骤。第一步，安装和调节各种设施设备，完成监控系统布置。将图2中的软、硬件组装完成后，按照监控路线、数据采集间隔时间、报警情境等目标参数对监控系统进行调试，然后启动运行。第二步，实现系统的正常运转。监测系统运行程序主要表现为以下几个方面。首先，高压电缆绝缘保护层中的电流经过互感器后，自动产生数据并传输给信号调理线路和转换器，微控制模块又从转换器中获取电流信号进行无线传输，最后通过无线通信传播途径到达监控终端，从而迅速发现异常节点，完成电缆故障维修。第三步，信息处理系统分析。在计算机接收到监控信息后，首先对数据资源进行分类和保存，然后将有关数据和电流变化趋势显示在监控屏幕上。通过智能专家对故障进行分析和诊断，并作出报警提示和相应的诊断。另外，完成数据传输后，监控系统将自动切换休眠模式，以达到省电的目的。
该监测系统在某变电站（220kv）的实际应用结果显示，共对220kv和110kv电缆进行四次绝缘无线监测，每次测得15条高压线缆运行状态均为良好。
四、高压电缆绝缘检测实验结论
4.2实验检测标准
文中所述的高压电力电缆绝缘在线检测法可采用理论预测法、三相电流综合比较法和历史数据记录比较法进行判断。
4.3实验结论
环流法是一种简单、有效的高压电力电缆绝缘监测方法，能够准确反映电缆保护套的绝缘情况；无线传感监测具有成本低、准确度高、稳定性强的特点，代表着电力监测工作未来的发展方向。
五、结束语
电力电缆于运转当中，会遭受外界的因素影响而使其绝缘出现缺陷与老化等相关的问题，对电力正常的输送造成影响，对人们日常的生产与生活造成损失，基于此，非常有必要使用电力电缆绝缘的监测技术对其加以检测，发现电力系统运行当中在绝缘方面的故障，保证电力系统能平稳安全运转。
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