電纜中間接頭故障分析及管控

引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步以及人們生活水平的提高,各類用戶對(duì)商業(yè)、工廠、居民用電的供電可靠性要求越來(lái)越高。對(duì)10kV配電線路中比較常見(jiàn)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(huì)造成大范圍、大面積停電。對(duì)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(lái)越重要。通過(guò)對(duì)以往電纜線路故障原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(shí)避免其受周邊積水影響,并運(yùn)用有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè),對(duì)電纜線路供電可靠性的提高非常有利。

1電纜中間接頭運(yùn)行現(xiàn)狀

對(duì)開平供電局管轄片區(qū)的電纜中間接頭運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)計(jì),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(shí),導(dǎo)致電纜頭長(zhǎng)期浸泡于水中,且未有任何保護(hù)措施。

通過(guò)對(duì)開平供電局配電運(yùn)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(diǎn):(1)長(zhǎng)時(shí)間浸泡于水中,當(dāng)所在電纜線路長(zhǎng)時(shí)間停電時(shí),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(shí)導(dǎo)致?lián)舸?(2)線路負(fù)荷增長(zhǎng),長(zhǎng)時(shí)間處于重過(guò)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(yùn)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(cè)其溫度、濕度等狀況,以消除運(yùn)行電纜中間接頭的故障隱患。

2問(wèn)題解決方案

為解決中間接頭存在的相關(guān)問(wèn)題,依照過(guò)程控制、事前處理原則,消除中間接頭因運(yùn)行環(huán)境、施工工藝引起的潮濕、過(guò)熱等隱患,以降低電纜線路故障率。按以上思路,計(jì)劃分電纜中間接頭密封模塊和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊兩部分以解決存在問(wèn)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(zhǎng)度、管材的散熱性特性、優(yōu)缺點(diǎn)及價(jià)格,最終采用PC透明管(DN200×1800)作為保護(hù)管,該管的特點(diǎn)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(hào)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(cè)系統(tǒng)模塊

為實(shí)現(xiàn)電纜中間接頭運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),采用測(cè)溫、測(cè)濕、通信、電源等模塊組成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為保證監(jiān)測(cè)方案技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、預(yù)期效果、實(shí)施的難易程度、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的概率、時(shí)間性等,對(duì)方案中的每個(gè)模塊獨(dú)立進(jìn)行分析比較,確定最佳方案。

2.2.1測(cè)溫模塊

(1)測(cè)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(cè)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(cè)溫方法。經(jīng)測(cè)試,該方案測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、靈敏、可靠。

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

1)閾值報(bào)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(yùn)行電流容量比額定容量減少1.8%,電氣設(shè)備連接點(diǎn)最高溫度不得超過(guò)規(guī)范DL/T664一2008的要求。通過(guò)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(bào)警閾值。

2)相對(duì)溫升報(bào)警:測(cè)溫裝置中設(shè)置三個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn),其中兩個(gè)監(jiān)測(cè)電纜中間接頭溫度(取其高者),另外一個(gè)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度。兩者溫差為相對(duì)溫升,分別取表2數(shù)據(jù)為報(bào)警閾值。

2.2.2測(cè)濕模塊

測(cè)濕模塊選用AM2302復(fù)合傳感器成熟產(chǎn)品,其高性價(jià)比、性能卓越、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)快。將濕度測(cè)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(guò)該裝置就能測(cè)到濕度為100%,就知道裝置內(nèi)已經(jīng)進(jìn)水,可以通過(guò)監(jiān)測(cè)主站的相關(guān)模塊發(fā)出報(bào)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(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),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(shí)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(cuò)誤或異常自動(dòng)重啟功能,使其在非故障狀態(tài)下能夠自動(dòng)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(cè)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(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與報(bào)警參數(shù)進(jìn)行比對(duì),當(dāng)發(fā)生設(shè)定的報(bào)警事件時(shí),報(bào)警信息以短信方式自動(dòng)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(cè)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(qiáng),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(yǔ)

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(diǎn)應(yīng)用,工程投運(yùn)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(duì)相關(guān)信息采樣準(zhǔn)確、可靠,可實(shí)現(xiàn)"關(guān)注、預(yù)警、報(bào)警"等功能,實(shí)現(xiàn)了電纜中間接頭運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),電纜線路運(yùn)行的可靠性得到了有效保障。