隨著城市化進程的加快，電力電纜已成為城市供電系統(tǒng)的重要組成部分。尤其在配電網(wǎng)中，電纜接頭作為連接的關(guān)鍵節(jié)點，其運行狀態(tài)直接關(guān)系到整個電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定。據(jù)統(tǒng)計，在排除外力破壞因素后，超過70%的電力電纜事故源于電纜接頭故障。因此，如何實現(xiàn)對電纜接頭的高效、在線、實時監(jiān)測，成為電力行業(yè)亟待解決的技術(shù)難題。

本文將從技術(shù)原理、系統(tǒng)構(gòu)成和實際應(yīng)用角度，科普兩種主流的配網(wǎng)電纜絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測方案。

一、為什么電纜接頭容易“出事”？

電纜接頭是電纜敷設(shè)后現(xiàn)場制作的部分，受環(huán)境濕度、灰塵、施工工藝等因素影響，容易成為絕緣薄弱點。長期運行中，接頭處可能因過負荷、接觸電阻過大、絕緣老化等原因，產(chǎn)生局部放電和異常溫升，最終導(dǎo)致絕緣擊穿，甚至引發(fā)火災(zāi)或大面積停電。

局部放電是絕緣劣化的早期征兆，而溫度異常則是故障發(fā)展的直接表現(xiàn)。因此，同時監(jiān)測局部放電和溫度，是判斷電纜接頭健康狀態(tài)的有效手段。

二、技術(shù)原理：捕捉電纜接頭的“異常信號”

電纜在額定電壓下運行時，接頭本體會釋放出微弱的聲、光、熱、電磁等特征信號。在線監(jiān)測系統(tǒng)通過高靈敏度傳感器捕捉這些信號，分析其變化趨勢，判斷是否存在絕緣缺陷。

目前主流的監(jiān)測方式包括：

暫態(tài)地電壓（TEV）檢測：捕捉局部放電產(chǎn)生的電磁波信號。

超聲波檢測：捕捉放電產(chǎn)生的高頻聲波。

溫度傳感：通過接觸式傳感器實時監(jiān)測接頭表面溫度。

三、兩種主流監(jiān)測方案詳解

方案一：電纜接頭智能局放傳感器

該方案采用分布式監(jiān)測架構(gòu)，每個電纜接頭安裝一個智能傳感器，采集局部放電和溫度數(shù)據(jù)，通過LoRa無線通信上傳至采集裝置，再經(jīng)由4G專網(wǎng)傳輸至云端平臺進行分析。

主要特點：

多種檢測方式融合：同時監(jiān)測暫態(tài)地電壓、聲音和溫度，全面評估接頭狀態(tài)。

電池供電，免布線：傳感器和采集裝置均采用高能鋰電池供電，免維護周期長達6~8年，適合電纜溝、直埋等無電源環(huán)境。

無線通信，隔離安全：傳感器與采集裝置之間無電氣連接，避免高壓風險。

高防護等級：IP68等級，可在水下2米長期工作。

適用場景：

電纜接頭分布廣泛、布線困難的場景。

需要對多個接頭進行集中監(jiān)測的配電網(wǎng)段。

方案二：智能電容耦合式傳感器

該方案針對無接地線引出的電纜接頭設(shè)計，采用電容耦合方式提取局部放電信號，同樣支持LoRa無線傳輸和電池供電。

主要特點：

適應(yīng)性強：適用于無接地引出的接頭，安裝靈活。

鏈式組網(wǎng)：支持多個傳感器通過無線方式組網(wǎng)，擴展性好。

低功耗設(shè)計：靜態(tài)功耗低于200μW，正常工作功耗僅1W，適合長期在線監(jiān)測。

多種型號可選：提供普通型（IP65）和防水型（IP68）傳感器，滿足不同環(huán)境需求。

適用場景：

接地線不易引出的老舊電纜接頭。

需要高防水性能的潮濕或水下環(huán)境。

四、系統(tǒng)如何實現(xiàn)“智能診斷”？

監(jiān)測系統(tǒng)不僅僅是“采集數(shù)據(jù)”，更重要的是“分析數(shù)據(jù)”。后端平臺通過以下步驟實現(xiàn)智能診斷：

數(shù)據(jù)采集：傳感器實時采集局部放電幅值、頻次、溫度等參數(shù)。

抗干擾處理：采用模擬濾波、脈沖分組、動態(tài)閾值等技術(shù)剔除環(huán)境噪聲。

特征提取：分析放電相位、幅值分布等特征，識別放電類型。

趨勢判斷：對比歷史數(shù)據(jù)，判斷絕緣劣化趨勢。

預(yù)警輸出：當指標超限時，系統(tǒng)自動報警，提示運維人員及時處理。

五、實際安裝與應(yīng)用

兩種方案在實際應(yīng)用中均可實現(xiàn)無源、無線、免維護的部署方式。傳感器通過扎帶或支架固定在電纜接頭表面，采集裝置就近安裝在桿塔或墻壁上，整個系統(tǒng)無需停電安裝，不影響電網(wǎng)正常運行。

現(xiàn)場安裝圖顯示，傳感器體積小巧，外觀簡潔，能很好地適應(yīng)電纜溝、隧道、桿塔等多種復(fù)雜環(huán)境。

六、結(jié)語

配網(wǎng)電纜絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)，正從“被動檢修”向“主動預(yù)警”轉(zhuǎn)變。通過高靈敏度傳感器、低功耗無線通信和智能數(shù)據(jù)分析，運維人員可以實時掌握電纜接頭的健康狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)潛在隱患，避免事故發(fā)生。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算和人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的電纜監(jiān)測系統(tǒng)將更加智能化、精準化，為城市電網(wǎng)的“大動脈”保駕護航。

審核編輯 黃宇