電纜中間接頭故障分析及管控

引言

隨著社會的進(jìn)步以及人們生活水平的提高,各類用戶對商業(yè)、工廠、居民用電的供電可靠性要求越來越高。對10kV配電線路中比較常見的電纜線路而言,因其一般使用在人口密集區(qū)或工廠附近,如果發(fā)生故障,會造成大范圍、大面積停電。對供電企業(yè)而言,如何提高電纜線路供電質(zhì)量,保證供電可靠性,降低各類故障隱患的發(fā)生概率顯得越來越重要。通過對以往電纜線路故障原因進(jìn)行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)因中間接頭故障而引起的電纜線路故障在各類故障原因中占比最大。如有方案能在確保10kV電纜中間接頭施工質(zhì)量的前提下,同時避免其受周邊積水影響,并運用有效的實時監(jiān)測手段對其運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測,對電纜線路供電可靠性的提高非常有利。

1電纜中間接頭運行現(xiàn)狀

對開平供電局管轄片區(qū)的電纜中間接頭運行環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)計,95%的10kV電纜中間接頭制作完成后放置于電纜溝或電纜井支架上,雖然在工井內(nèi)有設(shè)置滲水井,但本地區(qū)降水較多,且多地水位較高,工井內(nèi)排水不及時,導(dǎo)致電纜頭長期浸泡于水中,且未有任何保護(hù)措施。

通過對開平供電局配電運維中心、城區(qū)供電所近4年電纜中間接頭故障原因進(jìn)行分析,主要原因有如下三點:(1)長時間浸泡于水中,當(dāng)所在電纜線路長時間停電時,中間頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)因熱脹冷縮原因進(jìn)入水汽,絕緣性能下降,當(dāng)線路通電時導(dǎo)致?lián)舸?(2)線路負(fù)荷增長,長時間處于重過載狀態(tài),超出了電纜中間接頭額定承載能力,導(dǎo)致絕緣性能降低,導(dǎo)致?lián)舸?(3)施工工藝差或中間頭質(zhì)量差,造成電纜中間接頭使用壽命縮短。

結(jié)合開平供電局電纜中間接頭運行現(xiàn)狀,急需一種裝置使電纜中間接頭避免浸泡于水中,且能夠監(jiān)測其溫度、濕度等狀況,以消除運行電纜中間接頭的故障隱患。

2問題解決方案

為解決中間接頭存在的相關(guān)問題,依照過程控制、事前處理原則,消除中間接頭因運行環(huán)境、施工工藝引起的潮濕、過熱等隱患,以降低電纜線路故障率。按以上思路,計劃分電纜中間接頭密封模塊和監(jiān)測系統(tǒng)模塊兩部分以解決存在問題,如圖1所示。

2.1電纜中間接頭密封模塊

電纜中間接頭密封模塊由保護(hù)管、封堵裝置組成。保護(hù)管的選型方面,綜合考慮電纜直徑、接頭長度、管材的散熱性特性、優(yōu)缺點及價格,最終采用PC透明管(DN200×1800)作為保護(hù)管,該管的特點有:(1)耐用且透明,便于觀察:(2)材料散熱性好:(3)能夠承受足夠大的壓力,且耐腐蝕。封堵裝置需能夠匹配不同型號的電纜,拆裝方便且密封可靠,最終采用HCGF-200管線封堵器。

2.2電纜中間接頭監(jiān)測系統(tǒng)模塊

為實現(xiàn)電纜中間接頭運行狀態(tài)的實時監(jiān)測,采用測溫、測濕、通信、電源等模塊組成監(jiān)測系統(tǒng)。為保證監(jiān)測方案技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性、預(yù)期效果、實施的難易程度、實現(xiàn)目標(biāo)的概率、時間性等,對方案中的每個模塊獨立進(jìn)行分析比較,確定最佳方案。

2.2.1測溫模塊

(1)測溫探頭安裝方式考慮不改變電纜中間接頭整體結(jié)構(gòu)、安裝方便、數(shù)據(jù)可靠有效等方面,選擇貼著中間頭表面安裝。測量方法考慮安裝環(huán)境密封,基本不受外界影響,選擇采用精度高的熱敏電阻測溫方法。經(jīng)測試,該方案測量結(jié)果準(zhǔn)確、靈敏、可靠。

(2)溫度報警值參數(shù)設(shè)定:溫度報警值分為閾值報警、相對溫升報警兩種,每種三級(關(guān)注、預(yù)警、報警)。

1)閾值報警:根據(jù)規(guī)范《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》(DL/T664一2008)要求,電氣設(shè)備缺陷溫度每升高1℃,設(shè)備的運行電流容量比額定容量減少1.8%,電氣設(shè)備連接點最高溫度不得超過規(guī)范DL/T664一2008的要求。通過相關(guān)查閱相關(guān)資料確定電纜芯溫度與表皮溫度關(guān)系,分別取表1數(shù)據(jù)為相關(guān)報警閾值。

2)相對溫升報警:測溫裝置中設(shè)置三個溫度監(jiān)測點,其中兩個監(jiān)測電纜中間接頭溫度(取其高者),另外一個監(jiān)測環(huán)境溫度。兩者溫差為相對溫升,分別取表2數(shù)據(jù)為報警閾值。

2.2.2測濕模塊

測濕模塊選用AM2302復(fù)合傳感器成熟產(chǎn)品,其高性價比、性能卓越、抗干擾能力強、響應(yīng)快。將濕度測試探頭放置于保護(hù)管內(nèi)部最下方,如果裝置內(nèi)進(jìn)水,漫過該裝置就能測到濕度為100%,就知道裝置內(nèi)已經(jīng)進(jìn)水,可以通過監(jiān)測主站的相關(guān)模塊發(fā)出報警短信。

2.2.3智能溫、濕度傳感器

電纜中間接頭表面溫度和環(huán)境濕度采集完成后,對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲,數(shù)據(jù)積累后形成溫、濕度曲線,設(shè)定采集數(shù)據(jù)和發(fā)射數(shù)據(jù)時間間隔,完成數(shù)據(jù)處理和各功能銜接。該模塊還設(shè)有錯誤或異常自動重啟功能,使其在非故障狀態(tài)下能夠自動修復(fù)。

2.2.4通信模塊

電纜中間接頭所處環(huán)境惡劣,監(jiān)測位置分散,距離較遠(yuǎn),而且地表禁止安裝任何設(shè)備,故智能溫、濕度傳感器采用GPRs和433M兩種通信方式將采集數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)方主站,主站對實時數(shù)據(jù)與報警參數(shù)進(jìn)行比對,當(dāng)發(fā)生設(shè)定的報警事件時,報警信息以短信方式自動發(fā)送給相應(yīng)人員,以達(dá)到故障提前判斷、快速定位、消除隱患的目的。

2.2.5監(jiān)測系統(tǒng)電源

整套系統(tǒng)的供電采用外置鋰電池方案,電池性能穩(wěn)定,續(xù)航能力強,使用壽命在兩年以上,可為整套系統(tǒng)提供可靠供電。電池外置,便于更換維護(hù)。

3結(jié)語

本方案在開平局"10kV醫(yī)院線與10kV東河線網(wǎng)架完善工程"中進(jìn)行了試點應(yīng)用,工程投運后檢查發(fā)現(xiàn)電纜中間接頭未浸泡于水中,保護(hù)模塊密封性能良好:溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)對相關(guān)信息采樣準(zhǔn)確、可靠,可實現(xiàn)"關(guān)注、預(yù)警、報警"等功能,實現(xiàn)了電纜中間接頭運行狀況的實時監(jiān)測,電纜線路運行的可靠性得到了有效保障。