高压电缆屏蔽层电流在线监控

张彩云

（河钢股份有限公司承德分公司、河北省钒钛工程技术研究中心，河北 承德 067000）

高压电缆屏蔽层电流在线监控工作可有效地对高压电缆屏蔽层中的电流进行监控，及时解决问题，可大大的减小此类事故发生后的经济损失。

1 项目概况

因总结之前有过钢厂因电缆着火事故直接导致系统停产情况，对本维护范围区域进行电缆运行情况分析，经过详细的检查、判断和分析，最终分析发现本区域之前出现过天车滑线接地，造成变压器中性点偏移导致接地电流增大的生产问题，在对接完成天车系统高压电缆后，因生产需要，将天车系统变压器10KV高压电送电，此时在电缆通廊内作业的能源中心电工发现电缆有对地放电的现象，测量电压达到200多伏。因此，高压电缆屏蔽层的接地电流增大，是造成高压电缆过热着火的主要原因之一。若电缆接地着火经济损失很大，还引起相关产线炼钢系统被迫停产、钢水高温泡炉、连铸断浇、高炉被迫休风等的损失。经申请上报分析结果给产线相关的各级领导，更加提高了各部门对高压电缆屏蔽层增加监控的必要性，考虑到一次性投入太大，决定先将35KV高压电缆屏蔽层电流监控完成，其他6KV、10KV高压电缆屏蔽层电流的监控将逐步实施。

2 详细科学技术内容

在用的35KV高压电缆多为单芯电缆，单芯电缆在通电运行时，在屏蔽层会形成感应电压，如果两端的屏蔽端同时接地，在屏蔽层与大地之间形成回路，会产生感应电流，感应电流能导致电缆屏蔽层发热，长时间运行会降低电缆绝缘层的绝缘，也有可能影响监控电流数据的采集，为了避免这些现象的发生，通常采用单端接地的方式，若线路很长时可以采用交叉互联的接地方式。

此监控系统应用系选用高压电缆屏蔽层单端接地方式，后期将扩展到三芯电缆应用中。将三根单芯电缆的屏蔽层连接在一起，用一根接地线引出，穿过一台50：5的电流互感器后与接地体连接，电流互感器输出的AC0-5A信号进入电流转换器，电流转换器输出的DC4-20mA信号进入PLC模拟量输入模块，另外，选择电压转换器模块将系统的开口三角电压同时引入PLC模拟量输入模块，通过西门子S7编程软件编制监控、报警程序，使用INTOCH软件制作画面监控、画面报警，同时通过编制程序和安装声光报警器实现声音报警。

装置报警需要同时满足两个条件：一是开口三角（零序电压）有电压大于设定值；二是屏蔽层电流（零序电流）大于设定值。正常运行时，开口三角没有电压，屏蔽层也无电流，装置不报警。当任意一相电缆有故障破坏电流平衡时，就会产生零序电流，同时，开口三角也会有零序电压产生，当零序电流超过设定值以及零序电压超过设定值时，装置就会报警，提醒值班人员。

装置工作原理图1、屏蔽层电流互感器接线图2。

图1 装置工作原理

图2 屏蔽层电流互感器接线

因1780系统35KV高压电缆、150t系统35KV高压电缆、120t系统35KV高压电缆，监控画面和编制的程序基本一致，因此只列出150tSVC系统35KV高压电缆屏蔽层电流监控的画面和程序。下图为150tSVC系统35KV高压电缆屏蔽层电流INTOCH制作的监控画面。

图3 150tSVC系统35KV高压电缆屏蔽层电流INTOCH制作的监控画面

3 关键技术及创新点

高压电缆屏蔽层一般情况下的作用主要是平衡三相交流电中所产生的不平衡电流，及满足电缆运行时单相接地故障短路电流要求，保护运行中的高压电缆免受变化的非平衡磁场下的电动力的作用，致使电力电缆终端长期处于由电动力所造成机械力的作用，尤其是对于电缆终端的应力区，更易造成损伤，导致电气绝缘受损，缩短电缆终端使用寿命。

按照高压供配电系统的设计要求，三相四线制的系统中需要增加零序电流监控、保护，零序电流只应用于三相四线制的电路中，但在实际应用的高压供配电系统中存在很多三相电路，往往我们会忽视这一部分电路中外部原因造成的漏电电流及系统本身不平衡电流的监控，这两种电流较小时对电缆不会产生大的危害，一旦超过一定的数值，将会对整条高压电缆产生破坏性的影响，燃烧后将会引燃附近的高压电缆，对于整个供配电系统都是一个不小的危害。

此项工作可有效地对高压电缆屏蔽层中的电流进行监控，及时发现问题，及时解决问题，可大大的减小此类事故发生后的经济损失。

4 实施布控

将150t所有10KV的高压电缆屏蔽层完成监控的安装，因150t10KV高压电缆全部为三芯电缆，三芯电缆几乎全部采用双端接地，此次监控高压电缆两端屏蔽层电流，为节省费用电流互感器使用武汉科信和电子有限公司生产的KXT10-50A（孔径22mm）电流互感器，该种电流互感器可直接输出DC4-20mA信号，每个监测点可节省资金900元左右。监控需要在150t转炉变压器室、150t连铸变压器室、150t综合除尘配电室设置三个远程站，远程站之间使用光纤收发器通讯。

5 结语

从各钢厂历年来事故可以看出高压电缆屏蔽层加装监控的重要性，建议将所有的三相高压供配电系统加装高压电缆屏蔽层监控，以便及早发现问题，合理解决问题，避免事故扩大化。