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上海辰帆自動化科技有限公司
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一、前言隨著社會的發展，電纜及電纜隧道的長度不斷增加，電壓等級也逐步增高，電纜運行維護工作面臨著巨大壓力
一、前言
隨著社會的發展，電纜及電纜隧道的長度不斷增加，電壓等級也逐步增高，電纜運行維護工作面臨著巨大壓力。據了解，目前國內大多數電力企業對高壓電纜的運行狀況基本還采用定期巡視和檢查的辦法，不僅造成人力和物力浪費，而且出現問題也不能及時發現，不能對高壓電纜進行實時在線式監測。基于這種情況，建立一代化的管理手段對高壓電纜運行狀態進行實時在線監測，是保障高壓電纜安全運行的必要手段。
高壓電纜護層接地電流監測，可實現對高壓接地環流的實時、在線式監測。此外，高壓電纜在線監測系統還支持對高壓電纜接頭局部放電監測系統、電纜隧道環境監測系統、電纜隧道井蓋集中監測系統、電纜隧道智能視屏監控等應用子系統的接入。
1．系統簡介
110kV及以上單芯電纜的金屬護層一般采用交叉互聯雙端接地或單端直接接地的運行方式。正常情況下金屬護層對地只有幾十伏的感應電壓，幾安到十幾安的感應電流，電力電纜多采用固體絕緣的電纜，引起電纜發生劣化的原因較多，有電劣化、熱劣化、化學劣化、機械劣化、失竊等，對于高壓電纜（110kV及以上），其屏蔽層只能單點接地，如果電纜護套因化學、機械甚至鼠蟲害等發生損壞而多點接地，金屬護套對地環流就會上升至很危險的數值接地系統遭到破壞，金屬護套的電壓將由正常運行時的工頻感應電壓變為懸浮電壓。當電纜金屬一旦電纜護層上的懸浮電壓將會上升到電纜外護套工頻耐壓容許值之上，在這種情況下將導致外護套擊穿或護層保護器燒毀，更嚴重的會導致電纜主絕緣擊穿等安全隱患。而電纜運行管理一般采取人工周期巡視的方式，特別是針對終端桿塔環流數據的采集較為困難，對測量環流人員的個人素質要求較高，并且存在一定的安全隱患，所以必須利用現有的科學技術手段，采取行之有效的監測環流措施。
高壓電纜接地環流監測系統是由信號監測單元、數據通信單元、本地傳感器單元組成，完成高壓電纜接地環流、接地箱的環境溫濕度檢測，通過RS485/IEC61850通信模塊將數據傳送給本地監測屏柜。監測終端采用*的測量電路、高速MCU、性能穩定可靠的傳感器，實現對監測信號的準確測量和數據可靠傳輸。
1.1 系統特點
☆ 能有效監測高壓接地電纜環流數據，可自主設定預警值與報警值，且能時上傳高壓接地電纜環流數據。；
☆ 自帶看門狗功能，如遇到運行異常狀況，具備自動重啟功能；
☆ 采用工業級元器件，抗高溫85℃，耐低溫－55℃；
☆ 全防水設計，IP67防水等級；
☆ 鋁壓鑄外殼，惡劣環境下不受影響；
☆ 開放通訊協議，二次數據開發簡便；
☆ 按國家電力行業標準設計。
2. 護層環流監測系統的工作原理
電纜護層電流在線監測裝置由前端監測設備和后端監控中心組成，前端電流監測裝置對高壓電纜接頭處加裝0～100A單模精確CT電流互感器及精確接地環流采集裝置實時監測110kV及以上高壓電纜的每個高壓電纜金屬護層接地點的電流參數，可通過RS485/IEC61850通信方式把告警信息發送到監控中心，以便及時對發生故障的電纜進行更換或搶修。可實現對0～100A接地環流精確測量及定時巡檢測量，取代傳統人工方式的定期接地環流巡測，有效判斷接地箱被盜或接地線被盜割。大大減輕現場測量的勞動強度，提高系統維護效率。
2.1裝置主要組成部分
數據采集主機 電流互感器
2.2主機
裝置具備多種數據接口直接與內置模塊、傳感器實現相應數據的采集功能；具備常供電與短供電兩種工作模式的本地局部總線通訊端口，實現巡檢采集、電源管理等功能；還有超限接地環流報警功能。
主機以模塊化設計，具備多種擴展功能，可擴展三路護層電流接入。
主機具有防電磁干擾和防水處理能力，采用工業級元器件，抗高溫85℃，耐低溫-55℃。
技術參數名稱 | 主要技術參數指標 |
輸入電壓范圍 | DC 12V-24V |
工作電流 | 靜態小于20毫安，工作狀態下不超過30毫安 |
平均工作時間 | 大于30000小時 |
信息存儲 | 支持本地信息存儲，斷電再次通電后可主動上傳到綜合智能數據管理平臺 |
信息本地存儲條數 | 不低于1000條 |
上行通訊方式 | RS485/IEC61850 |
下行通訊方式 | RS-485；4-20mA; |
本地局部總線通訊傳輸距離 | 半徑不小于1公里 |
有線網絡通訊 | 支持光纖網絡傳輸 |
局部總線端口可復接終端設備數量 | 不少于16個 |
防護等級 | IP68 |
防爆標識 | ExdIIBT6 |
防塵等級 | 不低于 IEC529標準5級水平 |
電磁兼容性 | 滿足GB9254-2007 |
滿足GB17625.1-2003 | |
工作溫度 | -55℃～+85℃ |
運行環境濕度 | 10%～95% |
2.3電流互感器
電流互感器
采用精密鉗形電流互感器，用于0～100A精確接地環流采集并上報監控中心，內置瞬態大電流鎖定和觸發芯片及沖擊保護電路，磁芯采用硅鋼或坡莫合金，可以適應不同場合不同精度要求的電流測量。
傳感器類型 | 技術參數名稱 | 主要技術參數指標 |
電流數據采集 | 變比 | 100:0.333 |
一次額定電流 | 100A | |
二次額定電流 | 200mA | |
準確級 | 不低于5級 | |
額定頻率 | 50Hz | |
額定二次負載 | 大于4Ω | |
二次瞬變工頻耐壓 | 不低于3000V/min | |
二次繞組匝間絕緣值 | 大于1000MΩ | |
接口 | 4～20mA | |
環境適應性要求 | 防護等級 | IP68 |
防塵等級 | 不低于 IEC529標準5級水平 | |
電磁兼容性 | 滿足GB9254-2007 | |
滿足GB17625.1-2003 | ||
工作溫度 | -55℃～+85℃ |
2.4 高壓電纜護層環流在線監測裝置技術指標
☆ 上行通訊方式：IEC61850/RS485
☆ 下行通信方式RS485/4-20mA
☆ 可外接接地環流傳感器數量：不小于3臺
☆ 平均工作時間：大于50000小時
☆ 輸入電壓范圍(工作電壓) ：DC12V～24V
☆ 工作電流：*小3mA，*大120mA
☆ 防雷保護等級：不低于2級
☆ 瞬態過載鎖定反應時間：450A 120ms 500A 70mS
☆ 靜態功耗電流：小于0.6mA
☆ 支持傳感器開啟功耗：電壓DC48V；電流（50mA，時間500ms）
☆ 支持傳感器兩次開啟間隔時間：不低于15秒
☆ 支持傳感器接口：SPI總線，4～20mA
☆ 防水性能：不低于IPX5
☆ 防塵等級：不低于IEC529標準5級水平
☆ 電磁兼容性：滿足GB9254-1998 滿足GB17625.1-5503
☆ 工作溫度：-55℃ ～+85℃
☆ 運行環境濕度：15%~98%
☆ 大氣壓力：86~106kPa
三、現場安裝圖片
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