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電力電纜正向高電壓和長距離方向發(fā)展，人們的用電量也不斷上升，這增加了電纜線路負載壓力，給電纜帶來安全隱患。特別是早期敷設的電纜，由于電纜老化或受外界電、熱、化學腐蝕或敷設時摩擦擠壓受損等，導致電纜絕緣層損耗，甚至絕緣層擊穿，易造成嚴重的電力事故。因此，保證電纜安全可靠運行對電力輸電系統(tǒng)來說具有重要的意義。

當高壓單芯電纜通過交流電時，周圍產(chǎn)生一個變化的磁場，磁力線與金屬護套交鏈，會產(chǎn)生感應電壓。根據(jù)安全規(guī)定，水中敷設需要兩端接地；正常敷設為一端直接接地，另一端保護接地。對于電纜長度超過1000m的電纜，多采用金屬護套交叉互聯(lián)接地，以消除或降低感應電壓的影響。

• 有學者提出了采用電力電纜多傳感器聯(lián)合監(jiān)測的方法來確定電纜局部劣化的大致位置，但其只針對短距離的單端接地方式，并沒有探討長距離金屬護套交叉互聯(lián)的情況。
• 有學者提出了采用測量電纜首末兩端電流差的雙電流互感器（current transformer, CT）法，通過間接測量泄露的電流值來判斷整條電纜絕緣損耗情況，但未對交叉互聯(lián)電纜的局部劣化狀況作出判斷。
• 有學者提出了基于接地的電流法，將在接地線上采集到的電流數(shù)據(jù)傳送給后端微機處理與診斷，通過處理后的數(shù)據(jù)判斷電纜的絕緣狀況，但該方法也只對短距離高壓電纜有效。由于交叉互聯(lián)交聯(lián)聚乙烯（cross-linked polyethylene, XLPE）電纜接地方式復雜，監(jiān)測流經(jīng)金屬護層的電流較為困難，所以無法判斷XLPE電纜局部的絕緣故障。

鑒于以上狀況，福州大學電氣工程與自動化學院的研究人員，以三相電纜品字排列的220kV電壓為例：首先在電纜線芯首、末兩端安裝電流傳感器，通過兩端電流差判斷整條電纜的絕緣故障狀況；然后在電纜的每個交叉互聯(lián)箱上安裝3個電流傳感器，在確認整段電纜發(fā)生絕緣故障的基礎(chǔ)上，觀察交叉互聯(lián)上電流大小的變化，判斷交叉互聯(lián)電纜故障的局部位置；最后根據(jù)三相電纜品字排列的特點以及電纜絕緣故障的結(jié)果，建立交叉互聯(lián)交聯(lián)聚乙烯電纜的仿真模型，進行局部絕緣故障的仿真驗證。

圖1 數(shù)據(jù)處理流程圖

圖2 多傳感器監(jiān)測系統(tǒng)框架圖

多傳感器監(jiān)測系統(tǒng)主要由采集單元、傳輸單元、信息管理單元組成。采集單元將電流傳感器現(xiàn)場采集電流信號轉(zhuǎn)為模擬信號，經(jīng)過濾波處理，再由GPRS傳輸給電腦，電腦根據(jù)相應的公式與推導，得出電纜故障的局部位置。

圖3 仿真模型圖

研究人員最后得出具體結(jié)論如下。

• 1）在確定該相電纜絕緣故障時，通過交叉互聯(lián)箱上電流傳感器采集的值的大小變化，可以確定電纜絕緣故障的局部位置。
• 2）由仿真電流波形圖可知：①當電纜無絕緣故障時，在金屬護套上的電流很小，對電纜安全幾乎沒有影響；②當電纜某段出現(xiàn)故障時，電容增大，對電容充電，流過金屬護套主要是容性電流。

本方法在雙CT法基礎(chǔ)上進行了改進，簡便易行，節(jié)省成本，為高壓電纜絕緣故障監(jiān)測提供了技術(shù)依據(jù)。

以上研究成果發(fā)表在2020年第3期《電氣技術(shù)》雜志，論文標題為“基于多傳感器的電纜絕緣監(jiān)測”，作者為葉永市、林瑞全、龔林發(fā)。