1、高壓電纜隧道智能化建設(shè)和高壓電纜運行管理的新模式 張文新1李華春2周作春1 叢光3 王立2（1北京市電力公司 100031；2北京市電力電纜公司 100027；北京電力設(shè)計院 100055）摘要結(jié)合北京電網(wǎng)高壓電力電纜線路現(xiàn)有的主要敷設(shè)方式、電纜標(biāo)準(zhǔn)段的建設(shè)、發(fā)展方向以及狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用研究，為保證高壓電力電纜線路運行安全，必須把電纜隧道以電力設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)和管理，提出了電纜隧道智能化建設(shè)的方法；對于高壓電纜線路，不僅要采用科學(xué)的手段加強(qiáng)巡視，而且要大力開展電纜線路的運行狀態(tài)監(jiān)測。為了實現(xiàn)集中控制和管理，建立集電纜隧道智能化管理、電纜線路狀態(tài)監(jiān)測與PDA巡視的實時監(jiān)控平臺是適時和必要的。

2、用多狀態(tài)監(jiān)測逐漸取代電纜線路預(yù)防性試驗將成為高壓電纜運行管理的新模式。關(guān)鍵詞 電纜隧道建設(shè)高壓電纜運行管理0序言截止到2008年6月底，北京地區(qū)共有220千伏電纜線路64路164.1公里，110千伏電纜線路565路647.4公里，電纜隧道495公里，97.6的高壓電纜都敷設(shè)在電纜隧道內(nèi)。近年來，北京地區(qū)高壓電力電纜及電纜隧道設(shè)備增長迅速，110千伏及以上電纜每年以100公里左右的速度增長，電纜隧道每年以40公里左右的速度增長。根據(jù)北京市電力公司十一五規(guī)劃，到2010年，北京地區(qū)500千伏電纜將達(dá)到12公里，220千伏電纜將達(dá)到449.1公里，110千伏電纜將達(dá)到782.4公里，電纜隧道將達(dá)到6

3、98公里。但北京地區(qū)原先建設(shè)的電纜隧道只是一條地下深溝，沒有電源照明以及其它監(jiān)控設(shè)備。多次發(fā)生電纜和其他附屬設(shè)施的失竊；隧道內(nèi)長期存在積水和污濁氣體，對電纜安全運行和工作人員人身安全形成嚴(yán)重的威脅。按照傳統(tǒng)的電纜運行管理模式，就是對電纜線路進(jìn)行半個月一次的地面巡視，三個月一次的隧道內(nèi)巡視，重點地區(qū)隧道采用特巡方式，加強(qiáng)巡視密度。地面巡視主要看隧道附近有沒有施工隱患，隧道和直埋電纜上方有沒有占壓，隧道井蓋有沒有丟失。隧道內(nèi)巡視主要看隧道內(nèi)設(shè)備有沒有丟失、破壞。隧道本體和電纜外表面有沒有破損，等等。狀態(tài)監(jiān)測方面主要工作是定期對電纜終端進(jìn)行紅外成像監(jiān)測，三個月對電纜線路接地電流進(jìn)行測量。在電纜線路的

4、巡視過程中，雖然能夠發(fā)現(xiàn)周圍環(huán)境對電纜造成的威脅和傷害并及時排出這些威脅和傷害。但在某些情況下，對電纜已經(jīng)造成了較大的傷害，而對電纜形成傷害的環(huán)境已經(jīng)消失或恢復(fù)正常，巡視人員就不能發(fā)現(xiàn)電纜中的傷害而形成隱患。總體來說原來的運行管理模式，比較粗放，難以實現(xiàn)對電纜系統(tǒng)和地下設(shè)施資源的有效管控。為保證高壓電力電纜線路運行安全，就要對電纜隧道進(jìn)行智能化建設(shè)和監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)威脅并予以消除。由于絕大多數(shù)故障事前都有先兆，發(fā)展連續(xù)或選時的電纜運行狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，以便做出設(shè)備是否需要維修的結(jié)論。本文認(rèn)為要對電纜運行的環(huán)境電纜隧道按照電力設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)加強(qiáng)管理，實現(xiàn)電纜隧道管理的智能化，同時對電纜線路采用多種在線監(jiān)測

5、技術(shù)，監(jiān)測電纜的實時運行狀況，并建立專家系統(tǒng)進(jìn)行異常分析和解決。1電纜隧道的智能化建設(shè)電纜隧道的智能化建設(shè)主要包括照明、機(jī)械通風(fēng)、自動排水、光纖測溫、井蓋集中監(jiān)控、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)。1.1隧道內(nèi)照明系統(tǒng)的建設(shè)1.1.1控制回路對隧道全線的照明燈具實行分段控制，250米左右為一段，一般情況下，隧道內(nèi)可以只有一段燈具同時開啟，當(dāng)然，需要時可以同時開啟多段，但不允許同時開啟三段以上的照明燈具。圖1所示是照明系統(tǒng)圖。圖1照明系統(tǒng)圖照明系統(tǒng)共分為三個回路，L1(主電源回路)、L2（開關(guān)控制回路）、L3（照明燈具安裝回路）。考慮到三相負(fù)載平衡，每段照明電路分別接在A、B、C三相上。所有的雙控開關(guān)均選用防潮防

6、爆型，安裝在溝道頂板燈具電源線旁，位置盡量靠近隧道人井口。工作人員進(jìn)入隧道出入口控制室時可打開第一段燈具開關(guān)，走至第二段時，打開第二段燈具開關(guān)，并關(guān)閉第一段燈具開關(guān)。依次類推，巡完整個隧道，人員從另一個出入口離開時，關(guān)閉照明電源。1.1.2照明燈具為確保燈具在復(fù)雜環(huán)境中的使用壽命及隧道道內(nèi)工作人員的人身安全，燈具必須選用防潮防爆型。為避免燈具的大量發(fā)熱引起隧道環(huán)境溫度的升高，每個照明燈的發(fā)熱量要盡量小，因此需選用冷光源燈具。另外還要求燈具體積小，使用壽命長。1.1.3隧道內(nèi)照明照度的確定單位時間內(nèi)向周圍空間輻射出的能使人眼產(chǎn)生光感的能量稱之為光通量Ø（lm），單位面積上接受的光通量稱

7、為照度E（Lx）。隧道內(nèi)燈光的照度值除與燈具本身的光通量有關(guān)外，還與燈具安裝的位置、間距、隧道內(nèi)空間的大小、隧道內(nèi)側(cè)墻采用的材質(zhì)反射系數(shù)等都有關(guān)系，甚至隧道內(nèi)電纜的條數(shù)、敷設(shè)位置都會對隧道內(nèi)照度值產(chǎn)生一定影響。隧道內(nèi)照明主要為滿足人員對隧道的巡視和施工方便。城市電力電纜線路設(shè)計技術(shù)規(guī)定（DL/T 5221-2005）第12.3.2條規(guī)定：在隧道內(nèi)人行通道上的平均照度不應(yīng)小于10Lx、最小照度不應(yīng)小于2Lx。我們將照明燈具安裝于隧道的頂部或側(cè)頂部，燈具間距為5m，來滿足照明度的需要。圖2所示是安裝了照明燈的隧道。圖2安裝了照明燈的隧道1.2隧道內(nèi)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的建設(shè)1.2.1隧道內(nèi)機(jī)械通風(fēng)的基本原

8、則當(dāng)電纜隧道長度超過100米但在300米以內(nèi)時，應(yīng)在在電力隧道的一端出入口處通風(fēng)亭內(nèi)應(yīng)安裝混流風(fēng)機(jī)一臺，當(dāng)隧道長度超過300米的，應(yīng)在電力隧道出入口、豎井以及每隔250米通風(fēng)井上的通風(fēng)亭內(nèi)依次安裝進(jìn)風(fēng)混流風(fēng)機(jī)和出風(fēng)混流風(fēng)機(jī)。電力隧道內(nèi)風(fēng)速不小于2米/秒，隧道內(nèi)換氣次數(shù)應(yīng)滿足隧道內(nèi)電纜運行的要求。電力隧道內(nèi)機(jī)械通風(fēng)分區(qū)長度為500米，在每個電力隧道出入口控制室或電力隧道應(yīng)井內(nèi)應(yīng)安裝向左右兩個隧道方向的風(fēng)機(jī)電源箱，由控制室或應(yīng)井內(nèi)安裝的電源系統(tǒng)電源控制箱內(nèi)各引出兩路380V交流電源至風(fēng)機(jī)電源箱，風(fēng)機(jī)電源箱應(yīng)能控制一個通風(fēng)分區(qū)內(nèi)的風(fēng)機(jī)的啟動。風(fēng)機(jī)的開啟采用人工開啟方式。為防止電纜隧道火災(zāi)事故的擴(kuò)大，

9、風(fēng)機(jī)前必須安裝防火排煙閥并設(shè)置溫感控制裝置。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，所有風(fēng)機(jī)前的防火排煙閥要立即關(guān)閉，使隧道火災(zāi)段缺氧而熄滅，減少其它電纜的損失。等到確認(rèn)火災(zāi)熄滅時，才重新打開防火閥。1.2.2隧道內(nèi)機(jī)械通風(fēng)的安裝電纜隧道出入口控制室內(nèi)設(shè)有風(fēng)機(jī)啟動控制箱，方便人員進(jìn)入隧道前對隧道進(jìn)行通風(fēng)換氣。風(fēng)機(jī)固定安裝在自然通風(fēng)亭內(nèi)，如圖3。風(fēng)機(jī)根據(jù)電纜隧道的地勢進(jìn)行安裝，地勢高處排風(fēng)，地勢低處進(jìn)風(fēng)。風(fēng)機(jī)電源線穿管后沿通風(fēng)亭與隧道相連的Ø800內(nèi)徑水泥管敷設(shè)并固定在其管壁上，電源線進(jìn)入隧道后，擺放在位于第一層支架上的防火槽盒內(nèi)。圖3風(fēng)機(jī)安裝示意圖1.3隧道內(nèi)自動排水系統(tǒng)的建設(shè)北京地區(qū)電纜隧道由于起步早、建設(shè)

10、標(biāo)準(zhǔn)低等原因，防水效果差，隧道滲漏水現(xiàn)象時有發(fā)生。部分電纜及隧道長期浸泡在水里，在需進(jìn)入隧道前才組織人員帶著發(fā)電機(jī)和潛水泵到現(xiàn)場抽水。不僅消耗大量的人力、物力，而且嚴(yán)重影響了電纜設(shè)備的正常運行、巡視和檢修。采取措施改變這種現(xiàn)狀，在隧道內(nèi)安裝自動排水裝置是很有必要的。1.3.1隧道內(nèi)機(jī)械排水的控制隧道內(nèi)自動排水依據(jù)水位控制原理，即采用浮球感受積水的水位，水位控制系統(tǒng)與水泵聯(lián)動，水位到達(dá)一定值時，水泵啟動，將積水提出排至隧道附近的市政雨水管線內(nèi)。在圖4中，SA為水泵手動、自動切換開關(guān)，KM為電機(jī)主交流接觸器，KA為水位控制中間接觸器。SA選擇手動位置時，按下SB，KM吸合，潛水泵啟動。SA選擇自動

11、位置時，當(dāng)積水井水位升高至設(shè)定位置時，啟動水位繼電器KA,KA一閉合，主交流接觸器KM吸合，潛水泵電機(jī)啟動，當(dāng)水位降至設(shè)定低水位時，KA釋放，KM解鎖，潛水泵停止抽水。圖4機(jī)械排水原理圖 圖5 水泵安裝示意圖1.3.2隧道內(nèi)自動排水水泵的安裝排水裝置與市政雨水管線相連通，將隧道內(nèi)積水及時排出。自動排水水泵的安裝如圖5所示，水泵安裝在集水坑中。水泵裝置設(shè)有止回閥，防止污水回流。排污水的鍍塑鋼管貼墻固定，通過彎管與水泵及穿墻管連接。1.4隧道內(nèi)通信系統(tǒng)的建設(shè)圖6 掛鉤固定光纜圖電纜隧道內(nèi)的通信系統(tǒng)采用有線電話的通信方式，即在有條件的出入口控制室內(nèi)安裝電話電源箱及電話交換機(jī)箱各一套，在隧道第一層支架

12、上的槽盒內(nèi)敷設(shè)通信纜，建立起隧道內(nèi)部的有線通信網(wǎng)。在隧道轉(zhuǎn)彎處、直線間距約250米處預(yù)留電話插口。兩部控制室內(nèi)的電話選用同一號，隧道內(nèi)電話插口選用同一號。工作人員進(jìn)入隧道內(nèi)，需隨身攜帶與插口配套的移動電話，在隧道內(nèi)互相通話及與留在出入口控制室內(nèi)的工作人員聯(lián)系。1.5隧道內(nèi)分布式光纖測溫系統(tǒng)的建設(shè)隧道內(nèi)安裝光纖主要是為了監(jiān)測隧道環(huán)境溫度，并完成火災(zāi)預(yù)警，這項工作可以結(jié)合電纜分布式光纖測溫系統(tǒng)同時進(jìn)行，在特別重要的電纜隧道中，獨立安裝了光纜。測溫光纜安裝在隧道頂部，如圖6所示。光纜通過間距為1m的光纜掛鉤固定，并與隧道頂板保持約2cm的垂直距離，以保持良好的通風(fēng)和溫度響應(yīng)。光纜隨時可以取下，方便日

13、后檢修。1.6隧道井蓋集中監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)建設(shè)電纜隧道人孔集中監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)電纜隧道人孔井蓋的遠(yuǎn)程開啟、集中控制和非法進(jìn)入報警，可以打擊非法進(jìn)入電纜隧道的行為，規(guī)范電纜隧道管理流程，防止隧道內(nèi)各種線路的私拉亂放，保證電纜線路的安全穩(wěn)定運行。井蓋監(jiān)控系統(tǒng)采用有線方式，使用安全可靠，功能擴(kuò)展性強(qiáng)。可以利用井蓋監(jiān)控的數(shù)據(jù)線同時實現(xiàn)隧道內(nèi)環(huán)境因素監(jiān)測和在線局部放電監(jiān)測等。1.6.1隧道井蓋集中監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè) 如圖7所示，隧道井蓋實時監(jiān)控系統(tǒng)由實時監(jiān)控平臺、監(jiān)控主機(jī)和電控人井內(nèi)蓋組成，監(jiān)控主機(jī)安裝在變電站內(nèi)，電控人井內(nèi)蓋安裝在人井內(nèi)。通過在人孔專用內(nèi)井蓋上安裝電子鎖將內(nèi)井蓋鎖住，同時通過在變電站內(nèi)安裝

14、的人孔遠(yuǎn)端監(jiān)控主機(jī)實時采集人孔電子鎖的狀態(tài)信息，并傳輸?shù)诫娎|公司集中監(jiān)控中心集中監(jiān)控管理。變電站內(nèi)井蓋監(jiān)控主機(jī)和電纜隧道電力井下的電子鎖之間通過新布放的監(jiān)控電纜進(jìn)行連接并通訊，電纜公司集控中心和變電站內(nèi)井蓋監(jiān)控主機(jī)之間通過電力公司局域網(wǎng)絡(luò)連接。人孔監(jiān)控系統(tǒng)告警信息的上傳、主控開鎖命令的下達(dá)、以及人孔鎖各種狀態(tài)信息的管理全部由監(jiān)控總中心實現(xiàn)。若人孔被非法開啟時，系統(tǒng)可通過電話、BP機(jī)、聲光和語音等多種方式進(jìn)行告警，及時通知各責(zé)任人。圖7井蓋集中監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.6.2隧道井蓋集中監(jiān)控系統(tǒng)的安裝如圖8所示每個井口下安裝一套帶電子鎖的玻璃鋼井蓋一套。井蓋監(jiān)控信號纜敷設(shè)在電纜隧道側(cè)壁的防火槽盒內(nèi)，過井

15、蓋處需分支時，線纜從防火槽盒引出，沿側(cè)壁、頂板及井脖子壁敷設(shè)至電子鎖井蓋。圖8井蓋監(jiān)控系統(tǒng)安裝圖1.7隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)在隧道內(nèi)安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可使值班人員在遠(yuǎn)程就能及時直觀了解隧道內(nèi)所有設(shè)備、線纜的運行情況，保證隧道內(nèi)設(shè)備安全運行，有效遏制非法分子的犯罪活動。在北京市電力公司標(biāo)準(zhǔn)段隧道中安裝了視頻攝像頭，與井蓋監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動。奧體中心區(qū)隧道攝像頭對移動物體報警。如圖9所示，視頻監(jiān)控系統(tǒng)由實時監(jiān)控平臺、監(jiān)控主機(jī)和隧道內(nèi)攝像機(jī)組成。視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用安裝在變電站內(nèi)的硬盤刻錄機(jī)和安裝在電纜隧道內(nèi)的攝像機(jī)采集有關(guān)圖像信息，通過有線通信方式，將被監(jiān)視目標(biāo)的動態(tài)圖像及報警信號傳輸?shù)奖O(jiān)控端的控制主機(jī)

16、上，并實施數(shù)據(jù)處理、圖像存儲、顯示、報警聯(lián)動等功能。圖10是草廣標(biāo)準(zhǔn)段斷面圖，圖11是奧體中心區(qū)隧道攝像頭拍攝的畫面。圖9攝像監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖圖10試驗段隧道斷面圖圖11電纜隧道攝像監(jiān)控畫面1.8其他監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)為了更多掌握電纜隧道的狀態(tài)，還應(yīng)建設(shè)諸如水位監(jiān)控、空氣含氧量和有害氣體監(jiān)控等系統(tǒng)。如圖12所示，水位傳感器安裝在隧道墻壁上，貼近地面來監(jiān)測隧道中的水位，空氣含氧量和有害氣體檢測傳感器安裝在隧道頂板上來監(jiān)測隧道中的空氣質(zhì)量。圖12傳感器安裝位置2電纜線路的狀態(tài)監(jiān)測2.1分布式光纖測溫2.1.1分布式光纖測溫原理當(dāng)光在光纖中的傳輸時，在每一點上激光都會與光纖分子相互作用而產(chǎn)生后向散射，既有

17、Rayleigh散射，也有Raman散射。Raman散射是處于微觀熱振蕩狀態(tài)下的固態(tài)SiO2晶格與入射光相互作用，產(chǎn)生與溫度有關(guān)系的比原光波波長較長的斯托克斯光和波長較短的反斯托克斯光。這兩種光的一部分沿光纖被反射回來，通過檢測出Raman散射光的比值，可以確定光纖沿線的溫度。通過沿電纜線路通長敷設(shè)一根光纖或?qū)⒐饫w在電纜生產(chǎn)時加裝在電纜以內(nèi)，可以沿著探測光纖，實現(xiàn)連續(xù)、實時、在線測量溫度信息的目的。2.1.2分布式光纖測溫系統(tǒng)的構(gòu)成該系統(tǒng)組成并不復(fù)雜，主要包括：一臺主處理機(jī)，一臺當(dāng)?shù)乜刂齐娔X，一臺遠(yuǎn)端用戶控制電腦，一條或幾條傳感光纖，使用時將傳感光纖制造于電纜內(nèi)部或直接敷設(shè)在電纜表面即可。測溫

18、數(shù)據(jù)通過測溫主機(jī)實現(xiàn)本地存儲、報警信號生成等，并通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將測溫主機(jī)與變電站計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連。測溫數(shù)據(jù)和報警信息除在測溫主機(jī)本地存儲、顯示外，還通過電力公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上傳到電纜公司集控中心對北京地區(qū)的分布式光纖測溫系統(tǒng)集中管理與監(jiān)視。圖13系統(tǒng)構(gòu)成示意圖當(dāng)采用外敷式光纜時，測溫光纜緊貼在電纜表面固定于三相電纜溫度相對最高的一相上，在電纜中間接頭部位采用跨越布置方式，纏繞固定在中間接頭上，之后測溫光纜再回復(fù)到電纜上。為確保電纜與光纜能夠充分接觸，采用如圖14所示的固定夾具來固定光纜。測溫光纜綁扎固定方式為可拆卸式，為避免意外損傷，測溫光纜安裝在電纜側(cè)面，固定間距為0.5m。圖14

19、固定夾具來固定光纖圖2.1.3分布式光纖測溫系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)（1）測試通道端口為816個。（2）系統(tǒng)測量的空間分辨率為+/-1米。（3）測量時間分辨率：秒（4）系統(tǒng)的溫度精度好于+/-1.0度。（5）由于使用mW級的喇曼激光源，其工作壽命大于10年。2.1.4分布式光纖測溫的適用范圍和主要用途 分布式光纖測溫適用于電力電纜全線，并進(jìn)行全天候的實時測量。2.1.4.1合理調(diào)整電纜的載流量 根據(jù)IEC60287標(biāo)準(zhǔn)，電纜的最大載流量是由一系列參數(shù)決定的，如所敷設(shè)位置的周圍媒質(zhì)的溫度和熱阻。在電纜長期的運行中，環(huán)境條件是不斷變化的。因此為了確定電纜系統(tǒng)最佳的和最安全的載流量，有必要對電纜及其環(huán)境進(jìn)

20、行實時的精確的溫度監(jiān)測。2.1.4.2防止電纜及隧道發(fā)生火災(zāi) 引起電纜及隧道火災(zāi)的直接原因是電纜及中間頭固有缺陷、制作質(zhì)量不良、壓接不緊、接觸電阻過大，長期運行造成電纜頭過熱而燒穿絕緣，最后導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。分布式光纖測溫系統(tǒng)能早期進(jìn)行預(yù)警，迅速采取措施，將能有效的避免火災(zāi)事故的發(fā)生。2.1.5特點 （1）適合用于110kV及以上電纜線路。 （2）能夠直接找出故障或隱患點。 （3）能作為調(diào)整運行載流量的根據(jù)。 （4）受環(huán)境等因素的干擾。 （5）能全天候?qū)崟r監(jiān)測。2.2局部放電量的測量作為評估高壓電纜絕緣狀況的基本手段之一，局部放電的測量可以反映多種局部絕緣劣化的發(fā)展?fàn)顩r，可以作為一個重要指標(biāo)來檢

21、測一些危及電纜整體絕緣的有害缺陷。選用英國DMS或意大利TECHIMP（特因普）局部放電測試設(shè)備。2.2.1測量原理簡介 交聯(lián)聚乙烯電纜線路，由于電纜本體或附件絕緣中存在某一點或多點的缺陷如微孔、雜質(zhì)、半導(dǎo)電層表面突起或凹陷等，使得該點局部電場強(qiáng)度增加。當(dāng)電場強(qiáng)度超過絕緣介質(zhì)的耐電強(qiáng)度時，就會在該點發(fā)生局部擊穿放電現(xiàn)象，所產(chǎn)生的放電脈沖電流，會在電纜線路回路中傳播，如果在線路中接上檢測傳感元件，就可以測量到這一局部放電量，但只是所謂的視在局部放電量，與放電點的真是放電量有一定的相關(guān)性，但也存在很大差異。電纜線路局部放電常用的檢測方法為脈沖電流法。2.2.2測量方法測量局部放電的方法很多，主要有

22、：差分法，現(xiàn)場在接頭表面貼金屬箔和接頭金屬屏蔽構(gòu)成電容傳感器，現(xiàn)場使用耗時長，測試和分析需要長期專業(yè)經(jīng)驗。方向耦合法，需要在電纜接頭內(nèi)安裝傳感器，破壞密封結(jié)構(gòu)，在接頭制作時容易留下質(zhì)量隱患，極少使用。超高頻電感耦合法。這種檢測方法要求被測電纜金屬屏蔽為螺旋帶狀繞制而成的，無法用于國內(nèi)的高壓電纜。超高頻電容耦合法，還停留在實驗室測量階段。電磁耦合法，利用高頻CT從接地線和交叉互聯(lián)線或電纜本體取局放信號，適合現(xiàn)場使用。PDCheck是基于不同的放電信號會產(chǎn)生具有不同隨機(jī)特征的脈沖這一假設(shè)的基礎(chǔ)上，利用高頻CT對放電的電流脈沖信號進(jìn)行高速寬帶采樣獲取信號完整的時域波形，針對不同放電及噪聲間的差異提取

23、多種信號特征，從而將不同的放電分離開來，在此基礎(chǔ)上，運用模糊邏輯的方法對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，剔除噪聲干擾，分類識別局部放電類型，達(dá)到發(fā)現(xiàn)運行電纜絕緣缺陷，預(yù)防電力電纜突發(fā)性運行故障，實現(xiàn)狀態(tài)檢修的目的。PDCheck局放測量系統(tǒng)如圖15所示。從傳感器中取得的局放信號與低頻同步信號都通過同軸電纜傳入主機(jī)內(nèi)，主機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，提取波形特征，并通過光纖、光電轉(zhuǎn)換器與便攜式電腦的RS232串口或USB口通訊，將特征傳到電腦，再用專門的軟件進(jìn)行分離、分類及放電模式的識別。圖15PDCheck系統(tǒng)示意圖2.2.3建議的判別標(biāo)準(zhǔn)表1終端判別標(biāo)準(zhǔn)測試值（PC）判別及措施110正常10100要注意確認(rèn)，

24、延長測試時間，觀察變化傾向100300作出對策，密切追蹤，進(jìn)行其它試驗，定位3001000調(diào)查確認(rèn)，作出更換方案1000以上立即停止試驗，作出更換方案表2中間接頭判別標(biāo)準(zhǔn)測試值（PC）判別及措施13正常310要注意確認(rèn)，延長測試時間，觀察變化傾向10100作出對策，密切追蹤，進(jìn)行其它試驗，定位100300調(diào)查確認(rèn)，作出更換方案300以上立即停止試驗，作出更換方案2.2.4特點 （1）適合用于交聯(lián)聚乙烯電纜線路。 （2）能夠最早發(fā)現(xiàn)電纜及附件中的缺陷。 （3）易受環(huán)境等因素的干擾。 （4）可分時或在線監(jiān)測。2.3.紅外熱成像技術(shù)監(jiān)測熱故障2.3.1原理簡介 由輻射理論可知，一切溫度高于絕對零度的

25、物體，每時每刻都會向外輻射人眼看不見的紅外線，也同時發(fā)射輻射能量。物體的溫度越高，發(fā)射的能量也越大。根據(jù)斯蒂芬玻爾茲曼定律，輻射能量W=AT4 式中 W發(fā)熱體發(fā)射的功率； 發(fā)射體的黑度（也稱發(fā)射率）； 玻爾茲曼常數(shù)； A發(fā)射體表面積，cm2； T發(fā)射體的絕對溫度（K）。 只要知道發(fā)射體表面的反射率，再檢測出紅外輻射能量，就可推斷出發(fā)射體的溫度。2.3.2電纜線路熱故障的分類 當(dāng)帶電電纜線路有了熱故障，其特點是過熱點為最高溫度，形成一個特定的熱場，并向外輻射能量。通過紅外成像儀的光掃描系統(tǒng)，可以把這一熱場直觀的反映在熒光屏上。根據(jù)這個熱像圖，很容易找出熱場中的最高溫度點，這個最高溫度點就是熱故障

26、點。電纜線路熱故障多種多樣，但一般分為兩類：5接觸熱故障（如導(dǎo)體連接件接觸不良，接地線連接不良，電流流過時發(fā)熱）和絕緣材料固有缺陷以及變質(zhì)老化。2.3.3幾種主要材料的發(fā)射率表3幾種主要材料的發(fā)射率材料溫度（）發(fā)射率鋁拋光501000.040.06表面粗糙氧化的505000.20.3合金鋁200.550.6銅表面氧化的500.60.7表面深度氧化的50.88鐵表面氧化的1000.741255250.780.82瓷涂釉的200.92白色光滑的常溫0.70.75橡膠硬的200952.3.4建議的熱故障判別標(biāo)準(zhǔn)表4接線端子處溫度（）判別及措施1015存在疑點，查明原因后處理1525存在熱隱患，安排處

27、理2540存在熱故障，必須安排處理4060存在嚴(yán)重?zé)峁收希ㄗh馬上停電處理60以上存在惡性熱故障，一定停電及時處理表5電纜附件內(nèi)部接地線連接處，應(yīng)力錐尾部溫度（）判別及措施35存在疑點，需進(jìn)行觀察監(jiān)測，查明原因后處理5以上存在接觸不良故障，一定停電及時處理表6接地線外部螺絲連接處溫度（）判別及措施13存在疑點，查明原因后處理3以上存在接觸不良故障，一定停電及時處理表7附件抱箍、卡具處溫度（）判別及措施13存在疑點，查明原因后處理35存在熱隱患，安排處理5以上存在惡性熱故障，一定停電及時處理2.3.5特點 （1）適合用于所有絕緣電纜線路。 （2）能夠直接找出故障或隱患點。 （3）不容易也不適合發(fā)

28、現(xiàn)電纜及附件中的缺陷和絕緣老化。 （4）易受環(huán)境等因素的干擾。 （5）一般不能全天候?qū)崟r監(jiān)測。2.3.6應(yīng)用紅外成像監(jiān)測的注意事項為了保證紅外成像監(jiān)測結(jié)果正確，必須注意以下幾點：（1）為了防止太陽輻射與背景輻射影響。戶外終端監(jiān)測應(yīng)選擇在陰天、日出前或日落后，最好在晚上。戶內(nèi)終端監(jiān)測時，應(yīng)關(guān)閉照明燈。當(dāng)附近有高溫設(shè)備時，應(yīng)進(jìn)行遮擋或選擇合適的監(jiān)測方向。（2）應(yīng)避開環(huán)境溫度過高和過低的夏季和冬季，以防止環(huán)境溫度的影響。（3）防止氣象條件的影響。（4）監(jiān)測時應(yīng)正確設(shè)定發(fā)射率，并在監(jiān)測結(jié)果處理時，進(jìn)行發(fā)射率修正。（5）監(jiān)測接觸類時，應(yīng)選擇在滿負(fù)荷下監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)部絕緣類時，保證在額定電壓下，電流越小越好

29、。（但本文不建議用此種方法監(jiān)測內(nèi)部絕緣）2.4電纜線路交叉互聯(lián)系統(tǒng)接地電流的監(jiān)測2.4.1原理簡介 在交流電壓作用下，電流的監(jiān)測一般都采用穿心電流互感器（羅哥夫斯基線圈），它是在一個環(huán)形鐵芯上繞上線圈，流過被測電流的導(dǎo)線穿過鐵芯。當(dāng)被測的交流電流通過時，線圈兩端就會出現(xiàn)感應(yīng)電動勢，于是只要用儀表測出線圈兩端的電動勢，就可換算出被測的電流。實際工作中使用鉗行電流表，在每個交叉互聯(lián)段的直接接地箱處測量每相電流和接地電流。測量儀表穿心導(dǎo)體鐵心線圈圖16原理圖 110kV及以上電纜線路的交叉互聯(lián)段是按把感應(yīng)電壓限制在65V或100V內(nèi)設(shè)計的，每一分段長度是等長的，如果電纜排列對稱，三相載流量平衡，系統(tǒng)

30、中的環(huán)流為0，一般情況下也很小。通過監(jiān)測電流的大小，就可以判斷交叉互聯(lián)系統(tǒng)的好壞。2.4.2監(jiān)測交叉互聯(lián)系統(tǒng)電流的用途 （1）檢驗電纜分段長度是否相等。 （2）檢查接線是否正確。 （3）檢查互聯(lián)線是否受潮，交叉互聯(lián)箱、接地箱是否進(jìn)水。 （4）檢查電纜外護(hù)套是否破損或受到外力破壞而形成多點接地。2.4.3特點 （1）適合用于所有絕緣交叉互聯(lián)電纜線路。 （2）不受環(huán)境等因素的干擾。 （3）一般不能夠直接找出故障或隱患點。（4）一般不能全天候?qū)崟r監(jiān)測。3電纜隧道和電纜路徑的巡視與監(jiān)測3.1電纜隧道地質(zhì)雷達(dá)檢測北京地區(qū)最早修建的電纜隧道距今已近30年，設(shè)計壽命為50年，目前已經(jīng)普遍出現(xiàn)開裂、鋼筋銹蝕等

31、情況，這些老隧道結(jié)構(gòu)安全性能如何，需要有一個評估，以便為今后的技術(shù)決策提供依據(jù)。新建的電纜隧道質(zhì)量檢查采用的是施工過程檢查，分部驗收，竣工驗收，而且往往以外觀檢查為主，缺乏一套先進(jìn)的電纜隧道質(zhì)量檢查技術(shù)手段。通過采用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)對電纜隧道進(jìn)行檢查可以發(fā)現(xiàn)隧道本體及隧道外的地質(zhì)情況，可以用來對新建隧道進(jìn)行驗收檢查和對老舊隧道進(jìn)行定期狀態(tài)評估。地質(zhì)雷達(dá)是一種寬帶高頻電磁波信號探測介質(zhì)分布的非破壞性的探測儀器。它通過天線連續(xù)拖動的方式獲得斷面的掃描圖像。雷達(dá)利用向地下發(fā)射高頻電磁波，電磁波信號在物體內(nèi)部傳播時遇到不同介質(zhì)的界面時，就會反射、透射和折射。介質(zhì)的介電常數(shù)差異越大，反射的電磁波能量也越大；

32、反射的電磁波被與發(fā)射天線同步移動的接收天線接收后，通過雷達(dá)主機(jī)精確記錄反射回的電磁波的運動特征，再通過數(shù)據(jù)的技術(shù)處理，形成斷面的掃描圖，通過對圖像的判讀，判斷出地下目標(biāo)物的實際情況。 地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)能有效探測電纜隧道襯砌厚度、密實度、鋼筋分布、襯砌與背后土層之間的空洞等情況，能滿足電纜隧道主體結(jié)構(gòu)探測的需要，可作為電纜隧道質(zhì)量檢測、結(jié)構(gòu)安全評估的重要技術(shù)手段。3.2PDA智能巡檢系統(tǒng) 我們開發(fā)了PDA智能巡檢系統(tǒng)，通過運行監(jiān)控中心，將PDA智能終端與電纜運行巡視結(jié)合在一起，使原有的信息系統(tǒng)延伸到了工作現(xiàn)場，實現(xiàn)了在任何時候、任何地點都可以獲得工作所需要信息的目的，解決了現(xiàn)場工作人員對大量數(shù)據(jù)的查

33、詢需要；同時將數(shù)字化管理延伸到現(xiàn)場運行巡視人員，及時掌握現(xiàn)場信息，將現(xiàn)場獲得的設(shè)備運行數(shù)據(jù)及時進(jìn)行分析并錄入設(shè)備檔案。PDA智能巡檢系統(tǒng)核心設(shè)備主要包括手持PDA巡檢終端、虛擬網(wǎng)關(guān)、通訊服務(wù)器。圖17PDA工作原理圖PDA智能巡檢系統(tǒng)包括三層結(jié)構(gòu)：GPS衛(wèi)星實時定位層、數(shù)據(jù)無線傳輸層和電纜網(wǎng)運行監(jiān)控中心數(shù)據(jù)處理層，如圖17所示。GPS衛(wèi)星實時定位層是指手持PDA自帶的GPS配件與衛(wèi)星進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程；數(shù)據(jù)無線傳輸層是指PDA巡檢終端通過GPRS功能與公司內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的過程；電纜網(wǎng)運行監(jiān)控中心數(shù)據(jù)處理層是指中心在與PDA巡檢終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時，在GIS服務(wù)器、MIS服務(wù)器等生產(chǎn)管理相關(guān)服務(wù)

34、器以及智能巡檢系統(tǒng)終端之間所進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理過程。PDA巡檢終端配置了GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))，可以用衛(wèi)星定位的手段記錄運行人員巡視的路線，加強(qiáng)了具體工作人員的責(zé)任心；系統(tǒng)的業(yè)務(wù)操作采取規(guī)程方式，真正實現(xiàn)業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化與信息化；系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)管理功能，能把現(xiàn)場工作人員的工作和公司內(nèi)部的生產(chǎn)管理系統(tǒng)整合在一起。 4多狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng) 電纜隧道的智能化控制以及電纜線路的狀態(tài)監(jiān)測會采用許多相同的傳輸線路，如果各成體系，不僅浪費資源，而且不便于集中管理和控制，這就需要建立一個實時多狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，在一個監(jiān)控平臺上實時各個子系統(tǒng)的集中管控。4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)為四層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，第一層是隧道內(nèi)的各類多狀態(tài)傳感器；第二

35、層是負(fù)責(zé)采集傳感器數(shù)據(jù)的采集器，每個采集器都接入一個或多個傳感器；第三層是變電站內(nèi)的監(jiān)控主機(jī)，隧道內(nèi)的采集器都接入就近變電站的監(jiān)控主機(jī)上，數(shù)據(jù)實現(xiàn)匯集；第四層是電纜網(wǎng)運行監(jiān)控中心，通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)與各變電站監(jiān)控主機(jī)連接，實現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的匯總和集中監(jiān)測，如圖18所示。圖18系統(tǒng)四層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4.2系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)由一個集中監(jiān)控平臺和三個應(yīng)用子系統(tǒng)構(gòu)成。即，集中監(jiān)控平臺：REAL-TIME電力監(jiān)控平臺，可實現(xiàn)多級多狀態(tài)遠(yuǎn)程實時監(jiān)控。三個子系統(tǒng)：隧道環(huán)境綜合在線監(jiān)控子系統(tǒng)；護(hù)層接地電流及電纜接頭溫度在線監(jiān)測子系統(tǒng)；局部放電在線監(jiān)測子系統(tǒng)。4.2.1REAL-TIME電力實時監(jiān)控平臺REAL-TIME電力

36、監(jiān)控平臺是系統(tǒng)的核心，以該平臺為基礎(chǔ)，通過模塊化擴(kuò)展，可構(gòu)建多個應(yīng)用子系統(tǒng)和并實現(xiàn)多種監(jiān)控功能，如圖19所示。該平臺具備可疊加的模塊化結(jié)構(gòu)，便于用戶擴(kuò)展新的功能模塊，如光纖測溫、局部放電、接地電流、隧道環(huán)境綜合監(jiān)控和智能視頻監(jiān)控等不同功能模塊，把多個子系統(tǒng)有機(jī)的整合到一起，避免出現(xiàn)多套監(jiān)控系統(tǒng)各自為政的混亂局面。此外，平臺自身擁有監(jiān)控常用的語音接口、短信接口、報警管理和遠(yuǎn)程控制模塊，通過不同監(jiān)控模塊的有機(jī)組合，可以提供個性化、針對性強(qiáng)的各種監(jiān)控業(yè)務(wù)。圖19REAL-TIME電力監(jiān)控平臺5結(jié)論隨著全國電纜隧道建設(shè)的發(fā)展，國內(nèi)電纜隧道的規(guī)模越來越大，隧道內(nèi)敷設(shè)的電力電纜數(shù)量也隨著電纜隧道的規(guī)模增長

37、而越來越多。城市電網(wǎng)的發(fā)展決定了電纜網(wǎng)的發(fā)展會越來越快，而城市電纜網(wǎng)對于城市供電的重要性也越來越大。以管理電力設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)來監(jiān)控和管理電纜隧道，實現(xiàn)電纜隧道的智能化，是保證電纜線路安全運行的前提和基礎(chǔ)。應(yīng)在隧道內(nèi)加裝有害氣體、水位檢測裝置，對隧道內(nèi)氣體和水量進(jìn)行實時檢測。為了防止人員非法進(jìn)入電纜隧道造成電力設(shè)施破壞，應(yīng)在人員進(jìn)出井口加裝井蓋監(jiān)控和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對井蓋實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和非法進(jìn)入報警功能。照明、機(jī)械通風(fēng)、自動排水的功能能夠能夠改善隧道的環(huán)境。重要隧道內(nèi)單獨設(shè)置光纖測溫并設(shè)置溫度異常報警實時監(jiān)測環(huán)境溫度。另外以科學(xué)的手段來檢測電纜隧道的本體情況也是不可缺少的。用狀態(tài)監(jiān)測逐漸取代預(yù)防性試驗是發(fā)展的趨勢，在線測