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中图分类号：TM246 文章编号：1009-2374（2016）20-0072-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.20.035
进入21世纪后，全球经济和科技都得到了飞速发展，并且随着人们环保意识的提高，新能源的应用得到了进一步推广。目前，联网和供电是人们生活中不可或缺的两部分，而联网与供电二者在具体实施过程中，都需要以电缆作为载体。同时，电缆具有占地面积小、可靠性高、搭设简单、信息传输快等多项优点，因此在许多领域都得到了广泛的应用。在应用电缆过程中，要做好电气参数计算与分析，这对电缆的应用有着重要影响。
1 各种电缆电气参数算法介绍
1.1 方法一
对电缆在应用过程中，利用多导体对构建电缆的电路模型进行科学分析，如果在电缆的实际应用过程中，没有铠装层存在，那么在实际操作中，本应当由3根单芯电缆所构成的输电线路，则会包含6根导体以及与大体进行连接。需要注意的是，这6根导致相互之间要保护平行，同时每根导体要与地面保持平行。阻抗矩阵型的计算原理如下：如果在分析过程中dij≤0.135DcA，在具体计算过程中则可以对Carson-Clem公式进行应用，弯沉对电缆阻抗矩阵的计算，单位为Ω/km。
在式（1）和式（2）中，ri表示的为单位导体内电阻值的大小，在具体计算过程中，需要对邻近效应和集肤效应进行充分考虑，如果再对导体进行分割处理，那么在具体操作过程中，如果对导体进行上漆处理，可以有效地降低各种效应的发生情况。通常来说，在上述公式中的DCA=660，这也被称“Carson深度”，而在这个小公式中，表示土壤的电阻率的，单位为Ω・m；表示频率，单位为Hz；dij表示两个相邻导体之间的距离，单位为m。
1.2 方法二
电缆电气参数的计算也可以通过Matlab中的power cableparam功能完成，通过相关图形用户界输入相应的参数，从而获得电缆的ELC矩阵。下面针对power cableparam电缆参数的计算方法进行重点介绍：
在式（3）中，RC（dc）表示通过导体的直流电阻；RC（E）表示导体的大地的回流电阻值，通过实际测量可知，该数值的大小为π2×104f，单位为Ω/km；
k1=0.0529f/（3.048×60），表示频率因数，单位为Ω/km；De=1650为导体是等效大体回路的距离，单位为m；GMR表示导体的几何半径大小，单位为m。
在计算过程中线芯之间的阻抗计算如式（4）所示：
式（4）中的GMD表示相邻导体之间几何的平均距离，其中n表示所有导体间距的总数，通常来说，并不需要利用此公式完成对GMD的计算，而是作为输入参数直接获取。
护套自阻抗的计算通过式（5）完成：
在式（5）中，Dn表示内绝缘层和相导体平均半径之间的距离大小，单位为m。
护套间与线芯之间的电阻为：CCS=。在上述公式中，假定是XLPE绝缘层，εCS表示内绝缘层的相对介电常数；dia、doa分别表示内绝缘层和外绝缘层半径的大小，单位为m。
1.3 方法三
交流电阻计算，在电缆中导体与护套之间电阻的计算应当依据式（6）进行计算。
在式（6）中，R（ac）以及R（dc）表示的为电缆导体，后者为护套中的交流电或直流电，电阻值的大小，单位为Ω。在具体计算过程中，对于三芯、双芯、单芯不同类型的电缆来说，y值都应当取1。如果电缆属于管道类型，y的取值将会有所变化，通常应当为标准取值的1.5倍，因为常规取值为1，因此在管道电缆中，y的取值应当为1.5。在式（6）中，ks表示集肤效应系数，而kp表示相邻近效应系数。在具体计算过程中，电路中直流电阻的计算如式（7）所示：
在式（7）中，ρ表示整条电力电阻率的大小，单位为Ω・m；A表示电缆导体标截面面积的大小，单位为m2；θ表示电缆运行过程中，电缆的温度，单位为℃。
2 三种方法的计算结果与对比
对电缆电气参数的三种计算方法进行了详细介绍，下面采用不同方法进行计算，获取的电感、电阻、电容部分参数，在具体操作过程中，电缆的排列方式的种类有很多，主要针对带铠装电缆和不带铠装电缆两种情况进行下，1根三芯电缆或3根单芯电缆程等边三角形的排列的情况机型对比分析。
2.1 没有铠装层电缆
没有铠装层电缆呈等边三角形排列时，3根电缆之间距离完全相同，表1为3种不同计算方法下，得到的电阻矩阵中的部分参数；表2中表示的则为电感矩阵中的部分参数，在表中，C表示导体，S表示护套，下脚标表示导体的具体编号，例如S2C1表示为2号电缆的护套与1号电缆导体之间的互电感或互电阻。电缆电容的矩阵参数详细信息如表3所示：
通过表1、表2、表3将各项参数输入，然后依据阻抗推导公式，对没有铠装的等边三角形序列的阻抗进行计算，通过计算结果可知，正序阻抗和负序阻抗两者的数值相等，并且在正序电感和零序电感达到一定频率后，两者的数值趋近相等，但是如果在具体电缆铺设过程中，电缆为平铺，正序电感和零序电感的频率范围将会存在较大差距。
2.2 铠装电缆
在对铠装电缆进行分析时，假设铠装层的材料为铝，开组层的内径大小为0.0689m，外径的大小为0.07988m，电阻率的大小为3×10-8m，对电缆的横截面积进行量测，通过量测得到电缆横截面积大小为0.0028m2，电缆的相对磁导率大小为1.5，电缆外层的橡胶互层的厚度为0.003m，相对介质常数大小为2.5。其余参数，例如护套、线芯等，都与没有铠装电缆的参数相同。表4、表5分别对比了方法二和方法三两种计算方法所获得的电阻、电容参数，这主要因为power cablepram算法不能用于对没有铠装电缆参数的计算。
3 结语
综上所述，电缆电气参数计算过程中可以采用不同的方法进行，不同的计算方法取得的效果不同。本文主要分析了三种不同的计算方法，从电缆电气参数计算的准确性和便捷性来看，在计算中应用方法一是最佳选择。
参考文献
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中图分类号： TN911⁃34； TM247文献标识码： A文章编号： 1004⁃373X（2014）08⁃0009⁃03
Calculation method of XLPE cable conductor temperature
JIANG Xiao⁃Bing1，2
（1. College of Electrical Engineering， Changsha University of Science and Technology， Changsha 410004， China；
2. Changsha Power Co.， Ltd.， Hunan Huadian， Changsha 410203， China）
Abstract： To monitor the running state and improve the power supply reliability of XLPE cable， the calculation method of XLPE cable conductor temperature is researched in this paper. To simplify the analysis and calculation， the lumped parameter method is used to character each layer structure of the cable， the steady⁃state thermal circuit model of the lumped parameter is established according to the characteristics of short laying distance of the power distribution cable， and then the formula of conductor temperature and carrying capacity is derived. The effectiveness of the method is verified by experimental analysis. The calculation method of conductor temperature considering the transient process is discussed. It provided a reference for on⁃line monitoring of running status of the cable.
Keywords： XLPE cable； cable conductor temperature； thermal circuit model； transient conductor temperature
0引言
随着交联聚乙烯（XLPE）电力电缆在配电网中使用量的逐年增加，相应的诊断维护工作也越来越重要。线芯温度作为XLPE电缆的一个重要运行参数，是判断电缆运行状态及其实际载流量的重要依据[1]：正常运行时，电缆的线芯温度不超过交联聚乙烯的最高工作温度（[≤]90 ℃）；一旦过负荷，电缆线芯温度将急剧上升，从而加速绝缘老化甚至击穿。要准确掌握电缆的真实载流量也需要先计算电缆的线芯温度从而间接判断负载电流是否超过最大允许载流量。因此，从安全运行和电力系统调度的角度出发，都需要实时监测XLPE电缆的线芯温度。实际工程中直接测量XLPE电缆的线芯温度难以实现，需要建立合适的电缆热路模型并由外部温度推算求得线芯温度[2]。随着分布式光纤测温技术（DTS）的发展与推广，已有在高压XLPE电缆线路上应用光纤测温系统监测电缆护套温度的实例[3⁃4]，这无疑为计算电缆线芯温度，掌握电缆运行状态及其真实载流量创造了有利条件。
笔者以单芯XLPE电缆为研究对象，根据配电电缆敷设距离短的特点，采用集中参数法建立其稳态等效热路模型，并推导出线芯温度计算公式。同时对考虑暂态过程的电缆线芯温度计算方法进行讨论，为电缆运行状态的在线监测提供参考。
1电缆稳态线芯温度计算方法
所谓电缆稳态线芯温度即引起电缆温度变化的各种因素都已达到稳定状态且不会随时间发生变化时的电缆导体温度，此时不需考虑引起电缆各部分材料温度变化时产生的放、吸热过程。
1.1 线芯温度计算模型及方法
单芯XLPE电缆的一般结构如图1所示。
图1 单芯XLPE电缆典型结构
由图1可知，单芯XLPE电缆可分为导体、绝缘及内外屏蔽层、垫层、气隙层、金属护套层、外护层6层结构。建立电缆热路模型时，一般将各层热阻作分布式参数考虑，然后根据电缆热流场的欧姆定律来求解线芯温度[5]，这样便会给线芯温度的分析和计算带来较大困难。由于城市配电电缆的敷设距离较短，一般不超过3 km，因此可以运用集中参数法来表征XLPE电缆的热路模型，即将电缆以其几何中心为圆心，把绝缘及内外屏蔽层、垫层和气隙层、金属护套层和外护层分别用集中参数表示，这样便简化了电缆热路模型。集中参数法[6]的应用范围广泛，可以很好地描述配电电缆的结构参数、敷设条件、表面温度与线芯温度之间的换算关系。单芯XLPE电缆的集中参数等效热路模型如图2所示。
图2 单芯XLPE电缆等效热路模型
图2中：Tc为XLPE电缆线芯温度；Te为环境温度；T0为外护套温度；T1~T4分别为绝缘层（含内外屏蔽层）热阻、内垫层（含气隙）热阻、外护层（含金属护套）热阻、外界媒介（外部热源至电缆表面）热阻；Wd和Wc分别表示电缆单位长度的介质损耗和线芯损耗；λ1，λ2分别为金属护套和线芯损耗之比、铠装损耗与线芯损耗之比。
在已知XLPE电缆外护套温度与负载电流的情况下，根据集中参数热路等效模型可以推得线芯温度的计算公式为：
[Tc=T0+WcT1+(1+λ1)T2+(1+λ1+λ2)T3+Wd(0.5T1+T2+T3)]（1）
式中线芯损耗Wc和电缆导体交流电阻R相关，而R与线芯温度Tc有关，因此须由式（1）解出Tc来进行计算。
在已知线芯最高工作温度Tcmax的情况下[7]，可由式（1）推导出电缆的长期运行载流量Ia：
[Ia=（Tcmax-T0）-Wd（0.5T1+T2+T3）RT1+(1+λ1)T2+(1+λ1+λ2)T3] （2）
利用式（2）即可完成电缆载流能力的计算与预测。
1.2误差分析
在影响电缆温度变化因素不发生改变的情况下，上述计算方法计算出的电缆线芯温度与载流量误差主要取决于式（1）中各参数的精度。
式（1）中电缆外护套温度T0由测温装置测得，测量结果易受外界环境影响；各集中参数等效层热阻T与电缆各层热阻系数联系紧密，特别是垫层的厚度，需要充分考虑并选取合适的数值；导体损耗Wc=I2R，其中I为电缆负载电流，可准确测得，导体交流电阻R会随温度发生变化，应注意邻近效应和集肤效应的影响；介质损耗Wd相比于Wc相差3个数量级以上，因此其取值对计算结果影响较小；金属护套和铠装损耗因数λ1，λ2与敷设方式有关，常采用IEC60287标准[8]中的相应公式进行计算。
由上述分析可知，XLPE电缆的结构、敷设参数及实时监测量（负载电流、外护套温度）对结果均有较大影响，设值时应尽量接近实际值。
2实验分析
为验证该计算模型与方法的有效性，应用C#程序编写了相应的计算程序，并通过实验对一条长为400 m的110 kV XLPE电缆进行模拟实验运行。表1为电缆处于稳态时线芯温度与计算温度对比实验结果，表2为载流量计算结果与实测数据对比。
表1 线芯温度计算值与实测值对比
表2 载流量计算值与实测值对比
从表1和表2可以看出，运用此种线芯温度计算方法时，线芯温度计算值与实测值在90 ℃以下时最大误差不超过±3 ℃，电缆载流量计算值与实测值之间误差最大不超过3%，因此具有较高的精度。
3考虑暂态过程的电缆线芯温度计算
虽然上述计算方法精度较高，但其只能用于计算稳态下的电缆线芯温度与载流量，实际中电缆负载会随时间变化，特别是城市配电网的电缆线路，日负荷的变化很大，因而电缆外部热源的温度变化也很大[9]，所以大多数情况下需要考虑电缆线芯温度的暂态变化过程。
考虑暂态过程的电缆线芯温度计算非常复杂，电缆的等效热路模型中必须考虑电缆结构材料中热容的影响，式（1）中的介质损耗Wd和线芯损耗Wc也将变为时间函数，从而给计算带来很大困难。文献[9]根据电缆等效热路与电路在数学上的相似性，运用节点电压法先求解电缆稳态线芯温度，并在此基础上提出了电缆暂态线芯温度计算公式：
[T(t)=eAt+eAt0teAtEBQ(τ)dτ]（3）
式中A，B，T，Q都是影响电缆线芯温度变化的外部因素的矩阵形式，而且它们都是随时间变化的函数。文献[10]在得到电缆外皮温度的基础上，以“只考虑负载电流变化和只考虑表皮温度变化”两种情况进行电缆线芯暂态温度的公式递推，进而推导出XLPE电缆线芯暂态温度的完整叠加式：
[θcx=θw0+Δθc1n+Δθc2n+θcd]（4）
式中：θcx表示运行x个小时后的电缆线芯温度；θw0为初始测量时刻的电缆表皮温度；Δθc1n表示电缆运行n小时后（n[≤]x）的线芯温升；Δθc2n表示电缆运行n小时后（n[≤]x）的外护套温升；θcd为绝缘损耗引起的导体温升，可以看出电缆的暂态线芯温度为各个温升的叠加。文献[11]在完整演算电缆暂态热路模型的基础上，以“电缆表皮为等温面、绝缘层与导体具有相同热阻系数、仅考虑导体损耗和绝缘层损耗”三个假设条件对热路模型进行简化，并通过实验和误差分析验证了简化模型的有效性，简化后的模型将大大减少计算量。文献[12]则提出了基于电缆实际负载电流和表面温度的拉普拉斯动态热路模型，并通过实验研究和误差分析验证了该模型可满足电缆线芯温度的实时监测。从文献[9⁃12]可以看出，计算电缆暂态线芯温度是一个非常复杂的过程，但不管应用何种方法，都必须在得到电缆材料参数和结构参数以及电缆外护套温度或电缆的稳态线芯温度的情况下，通过不同理论和方法进行电缆暂态线芯温度计算公式的递推和推导。
4结语
为了掌握XLPE电缆的运行状态及其真实载流量，根据配电电缆的敷设特点分析了其暂态线芯温度计算公式，验证了计算方法的有效性，并对考虑暂态过程的电缆线芯温度计算方法进行了讨论，得到如下结论：
（1） 运用集中参数法表征配电电缆的稳态热路模型贴合实际，推导出的计算公式只需在监测到电缆表面温度的情况下就可反推求得电缆线芯温度。实验数据表明此种计算方法具有较高的精度。
（2） 电缆暂态线芯温度的计算非常复杂，且必须在得到电缆材料参数和结构参数以及电缆外护套温度或者电缆稳态线芯温度的情况下，通过不同理论方法进行暂态线芯温度计算公式的分析。
值得一提的是，XLPE电缆发生绝缘故障后通常会在故障部位伴随有温度异常升高的现象发生，因此已有相关学者[13]将电缆温度在线监测与绝缘监测联系起来，并试图通过试验说明两者之间的关系。这表明随着电缆测温技术的发展，也将为电缆绝缘在线监测提供了一种新的思路和方法。
参考文献
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中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2012）1210190-02
安全是社会首选的主题，特别强调“总书记在“十”报告中，把“确保食品、药品等安全”作为“加快推进以改善民生为重点的社会建设”的一项重要内容使我们深受鼓舞，更加坚定了立足本职岗位和全力维护人民群众的利益及确实做好本职工作的决心。我所从事的职业是电力方面的工作，大家都懂得，“电”自产生起就为人类的生活创造了极大的方便条件，同时也有不利的隐患，如何避免不利的隐患也是新时期电力工作重点。
1 电力电缆接地的利与避
1.1 电缆接地的有用性
为防止人身受到电击事故和意外电力事故的产生，确保电力系统正常运行，保护线路和设备免遭损坏，同时还可防止电气火灾，防止雷击和静电危害等。电缆金属护套或屏蔽的接地的作用有：① 电缆线芯对屏蔽和金属护套的电容电流有一回路流入大地，形成安全回流，避免了电击事故产生；② 当电缆对金属护套或屏蔽发生短路、或出现意外时，所造成的短路电流可直接流入地下，也避免了电击事故产生；③ 当因以外事情造成的电缆线芯绝缘损伤后，所发生相间短路发展至接地故障时，故障电流通过接地线也流入大地中，也完全避免了电击事故产生；④ 电缆在输电过程中存在不平衡电流所引起的感应电压、通过地线与大地形成短路，这也防止电缆对接地支架存在电位差而放电闪络所造成的电击事故；⑤ 因科技发展，线电交叉扯拉经常发生，电缆直接接地可以避免回路的产生，同时也避免了线路的有一次交叉，可以尽量避免因回路漏电产生事故。
现实社会中，大量使用的交联电缆中，大都使用的电缆属分相屏蔽电缆，屏蔽层又分为金属（铜带）层和半导电层。半导电层中含有胶质碳，它们都能起到均匀电场的作用；同时碳层又能吸收电缆本体内细小间隙中，因空气电离所产生的败坏物质等，均匀电场内，用以保护电缆绝缘。而金属屏蔽层的作用是：首先其可以保持零电位，使缆芯之间没有电位差或避免产生电位差；其次是在短路时电缆承载短路电流，以免因短路引起电缆温升过高而损坏的绝缘层，同时屏蔽层也可以防止周围外界强电场对电缆内，传输电流的干扰；再次屏蔽层可以安全有效地将电缆产生的强电场限制在屏蔽层内部，同时由于屏蔽层接地，外部不存在电缆产生的强电场，不会对周围的弱电线路及其仪表，产生强电场干扰或危及人身安全的强电场与电波。还有配电系统中电源电缆的起始端与发电厂的接地电缆网接通，末端与变电所接地网连通；变电所馈出电缆接地与各用户连通；低压电缆线与电缆铠甲接地后可与高压电缆接地等电位；大用户的电源电缆接通了独立的电源。这样，高低压电缆接地线的互相联结，与接地网连在一起。所以，电缆接地就成了接地系统总体的重要组成部分，对电网安全运行有重要保护作用。
1.2 电力电缆接地易发生的问题
该问题主要表现在低中压电力电缆方面和高压电力电缆两个方面。首先谈低中压电力电缆方面的问题总结近几年在电力工作经验，低中压电力电缆接地易发生的的问题有以下几个方面：① 低压电缆接地不良或不规范，工艺要求不规范等。造成低压电缆的铠甲接地只采用数股铜线在钢铠上绑扎几圈，而后普遍用塑料带将端头包扎成型后，再引出接地线。或还有些电气装置没有接地的母线与零线、地线与盘箱柜的金属部分连接不规范，低压电缆的心线也不压接接线端子，甚至更有甚者将电源电缆的心线与负荷的零线或地线用绑线扎在一起，形成了不规范的“鸡爪连接”的不可靠连接方式。在制作低压电缆中间接头时，对相线连接质量比较重视；对于电缆心线的连接，便不够重视；从而对于电缆铠甲的连接质量差，易发生事故等问题。② 低压电缆接地线断不规范。由于过去采用低压电网用的是三相四线制供电方式，与之相应的四芯电缆的中性线除作为中性线要通过三相不平衡电流外，还要作为保护的接地线，成为电缆的断零线。低压电缆断零原因主要有：第一中性线截面过小。过去有一错误观念是低压电缆的断零线截面可小于相线，只需通过三相不平衡电流，其电压值较小，常将断零线截面取为相线截面的1/2或1/3。殊不知断零线在电缆线路发生单相接地故障时，还要通过短路电流，必须具备短路电流热效应的线，才能承受能这种力， 否则极易发热严重或烧断线芯，形成故障。第二低压电缆线因年久失修，腐蚀断线。以前的接地装置，大都采用圆钢、扁钢、角钢或钢管等碳素钢材。因腐蚀氧化严重，经数年后不是断线，就是接地电阻变高而形成故障。
下面介绍高压电力电缆易发生的事故原因：1）是高压电缆接地不良，形成电力电缆事故。高压电缆接地问题较为复杂，接地不良因素颇多，主要表现为：① 接地线焊接不牢。高压电缆接头制作工艺简单，方便安装施工，因此而使一些单位员工忽视了接头制作质量，对接地线焊接更不重视，导致事故因素。② 铜带屏蔽层过流能力较弱。采用铜带屏蔽电缆的铜带厚度至少应为0.12mm（单芯线）和0.1mm（三芯线），规定在电缆制造时，要求铜带连接应熔焊或铜焊，但因我们在电缆施工中发现一些公司生产的电缆采用锡焊，更有甚者采用搭接后包以塑料自粘带加以应付。目前我国电缆制造行业对中低压电缆金属屏蔽层截面计算方法，没有考虑铜带搭接后引起的接触不良情况情况，这种计算方法对于新生产的电缆比较适合；但在运行或存放一定时间后会由于铜带松动、氧化等原因，使搭接处电阻增大或接触不良。易造成短路电流不是按轴向流动，而是沿螺旋方向流动，此时，屏蔽层的电阻主要取决于铜带厚度和总长度。这些因素都会造成接地不良现象。③ 接地线接触不良。近年来电缆线及其附件已形成配套供应，厂家为了降低成本，附件配套接地线的长度只有500mm左右，作完电缆头后所剩很短，只能就近接地，多数是接在电缆卡具的固定螺栓上，由于油漆和锈蚀等影响，也会产生接地端子接地不良的现象。2）高压电缆接地断线，形成电力电缆事故。其主要形成的原因有以下几点：首先是铜带屏蔽层意外损伤或断裂，造成电力电缆的事故。其次是电力电缆本身接触不良，大电流冲击的烧断，造成电力电缆的事故。再次是电力电缆接地线焊接、绑扎不牢，或端头固定时接地线受力后与电缆屏蔽层脱离，造成电力电缆的事故。还有是电力电缆的接头处进水、进潮、腐蚀、电解造成断裂等因素，电力电缆事故。最后是高压电缆因客关因素无法接地等现象。如在一些特殊环境，如城市街道、矿山、井下、还有城市供电的箱式变电所等处，由于条件等的限制，只能借助高低压电缆的屏蔽层、护套及低压电缆的零线形成复合的接地网。这样就会形成高压电缆金属屏蔽层断裂或接地线脱离，易造成高压电缆无接地，从而形成电力电缆的事故。
2 电力电缆装置时应注意的事项
我们知到，在现代生活中，电力电缆装置绝大部分是隐蔽性的，其运行管理工作有其很强的特殊性和专业性。电缆接地质量好与坏，直接关系到人身安全、电力系统的安全运行、终端的使用状况等。部分电缆施工安装人员和运行管理人员对电缆接地的重要性缺乏足够的重视。所以加强学习、提高素质、提高认识，掌握或防范接地不良故障的有效方法，应该注意以下几点：
1）首先要正确选用电缆质量。随着市政建设的大力发展，各种楼房高层、超高层建筑的崛起，单相用电设备的大量增加，电网中有相当多的电气设备不断增加，所以经常出现三相负荷不平衡现象等，电能在运行中会经常产生谐波扰动，造成三次谐波的存在。一般负荷三相电流相等时，其基础波相位角互差不会超120度，它在中性线上的矢量和为零。但是各相的三次及其倍数谐波在中性线上却处于同一相位，它们的波，不是互相抵消，而是互相叠加。当谐波电流含量大或超载时，中性线电流可能等于甚至超过相线电流。由此而引起的电气火灾等隐患，所以为保证供电更安全、更可靠，无论是高压电缆还是低压电缆，无论用于何种场所，均应注重对电缆质量的选择或电缆均应有铠甲或屏蔽为好。
2）保证电缆的接地线截面与其交联电缆接头在制作中，铜屏蔽层、铠甲层等应分别连接不得中断或两者间不加绝缘分隔层出现。也就是说无论何种电缆，接地线连接必须安全可靠，杜绝出现断线或接触不良，导致防护层击穿放电引发火灾等现象。
3）必须作好进户电缆防雷保护、塔灯照明、微波站和计算机房电源电缆等远程条件的设置等工作，确保让百姓使、用的安全、放心。
4）健全建立电缆运行状况制度和接地问题的相关措施，制定反事故先观措施。确保电力电缆安全运行。
3 结束语
安全是现代社会的主题，企业的安全管理是企业一切工作的基本保障。作好人员管理、现场管理也是为企业顺畅发展、安全管理提供基础保障。
中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）2-0118-01
电网改造过程中，高压电气设备广泛使用，交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法，也是判断电气设备能否投运以避免发生绝缘事故最有效最主要的手段。
1 变频串联谐振
1.1 工作原理
变频串联谐振原理是应用LC串联谐振产生交流高压电源来进行工作。变频串联谐振全套设备主要由变频电源、励磁变压器、谐振电抗器、高压分压器和补偿电容器五部分组成。
1.2 装置配置的计算方法
实际使用时，装置配置主要取决于以下几个方面：①电缆的最高试验电压Us。②电缆的最大和最小等效电容量Cx。③电缆的试验频率f。工频交流范围：45～65 Hz。④耐压时间T。
1.3 电力电缆交流耐压试验方法
电力电缆现场试验时，被试电缆的其中一相接交流高压电源，其它两相接地，电缆另一端三相开路，不能三相并联对地同时进行交流耐压试验。
2 现场试验
2.1 现场使用方法及具体试验情况
现场使用按以下步骤进行：①估算被试电力电缆的等效电容量Cx。②根据已配电抗器的情况，选择串并联应用。根据公式I≤2 πfCUs以及f==50 Hz计算可能的回路电流和频率范围，并注意电抗器的实际耐压情况。③连接线路时，电抗器串并联使用时应注意同名端引线及耐压等。④确保线路连接好，接通变频电源的电源开关。⑤试验完毕后，降压关机，并给电缆放电。
下面举个具体现场例子，供大家参考。
线路名称：丰塬变110 kV丰陕Ⅰ线路。
电缆型号：YJLW03 64/110 1×400；电缆长度：120 m
可知：此电缆的等效电容量=0.017 uF，试验电压=128 kV，试验频率为30 Hz≤f≤80 Hz，串联谐振回路的品质因数≥30。通过理论计算装置的配置参数如下：试验电源输出功率P0=，其中Us为电缆试验电压，Is≈w C0Us，Q为回路的品质因数，根据此公式，可计算出变频电源及励磁变压器需要的最大功率为（按Q=30计算）：
P080===4.6 kW
P050===2.9 kW
可知验装置配置清单如下：
①变频电源：功率10 kW，输入电压：AC 380 V，输出电压 400 V，一台。
②励磁变压器：功率10 kW，输出电压：0.6 kV/2 kV/4 kV，一台。
③谐振电抗器：耐压100 kV，电流50 A，电感量50 H，两台。
④高压分压器：200 kV分压器，一台。
⑤补偿电容器：0.1 uF/100 kV，共两只。
现场试验数据如表1所示。
由以上现场试验数据可以看出，随着高电压的上升，由于谐振电抗器电抗量的变化而品质因数Q值的变化（下降），在实际应用中，这种现象是正常的，不用担心，这个问题可以解决，因为品质因数Q值的变化是由于谐振电抗器电抗量的变化引起，这种变化本身没法改变磁石，我们只需要将谐振频率稍微调高即可。
2.2 现场试验过程中出现的故障和原因，以及解决故障
的策略
现场试验过程时，会出现各种问题，有些问题比较常见和容易处理，比如仪器自身问题、现场接线问题、现场供电问题以及仪器与负载的匹配问题等。现在要说的是一种特殊情况，在现场试验过程中，当调谐后电压达到测量要求最高值时，有时会出现电压突然降落，这属于失谐现象，是正常的，因为当电压升高后，谐振电抗器的电感量会发生变化，谐振频率跟着变化导致高压值发生变化。此时要想让高压值再次达到测量要求最高值，只需要重新改变一下谐振频率即可。一般情况下，这时频率稍微增加一点点即可。
3 现场试验中的注意事项
现场试验中的两个注意事项：①变频电源输出任何一端不得接地。②必须保证系统良好的接地。
参考文献：
[1] 周武仲编著.电力设备维修诊断与预防性试验[M].北京：中国电力出版社，2002.
一、引言
导线和电力电缆的选择是电力企业供电系统设计中的一个重要组成部分，由于其是构成供电网络的主要设备元件，电力输送只能依靠导线和电力电缆来进行。因此，在选择导线和电力电缆的截面时，就必须在满足供电输送能力的同时保证供电线路的运行安全。此外，导线和电力电缆生产所需的有色金属是国家经济建设需求量很大的原材料，因此，如何经济合理地选择导线和电力电缆的截面，对节约有色金属的使用具有重大的意义。
二、导线和电缆选择应具备的资料
导线和电缆的截面选择通常是趋向于最小可采用的截面。即减少导线和电缆的初始投资费用，这其中并不包括导线电缆的使用寿命等条件。为了选择合适的导线和电缆的截面，电力企业就要向电缆生产制造厂提供尽可能多的必要资料。
（一）系统额定电压
任意两根导体之间的工作平率电压的均方根值。
（二）三相系统的最高电压
在正常的运行条件下相间电压的最高均方根值。
（三）雷电过电压
（四）系统的运行频率
（五）导线和电缆的接地方式以及在中性点未有效接地的情况下，任意一次接地故障下的最大允许持续时间和年总持续时间
（六）最大额定电流
导线和电缆连续运行、周期运行及紧急运行或过载运行等情况下的额定电流。
（七）当发生短路时，电流的最大持续时间
三、导线和电力电缆截面的选择原则
为了保证供电系统的安全可靠及经济合理地运行，就必须按照选择导线和电力电缆截面安全、经济的原则进行。
（一）发热问题
由于电流具有的热效应，因此当电流通过量超过导线和电缆的允许电流时，就会出现导线和电缆发热的现象，加速绝缘导线和电缆的绝缘老化。
表1
此外，还会拉伸导线的距离加大电力电缆对地及交叉跨越的危险，甚至出现烧毁导线和电缆的问题，导致危险事故的发生。为了保证供电的安全性，在选择导线和电力电缆截面时，首先，必须要充分考虑到发热的问题。其次，导线和电缆长期通过的最大恒定的电流不能超过导线和电缆生产标准规定的允许值，就是要按照导线和电缆的允许通过量来选择截面。
（二）电压损失的问题
由于导线和电缆上有电阻和电抗的存在，当电流通过导线和电缆时，通常情况下除产生一定的电能损耗外，还会产生电压的损失，从而影响电压质量。电压损失超过一定范围后，就会造成用电设备的电压不足，影响用电设备的正常工作，损害用电设备。因此，为了保证用电设备的正常运行，在选择导线和电缆截面时，首先要考虑导线和电缆上的电压损失问题。其次，导线和电缆线路的电压损失不能超过国家相关规定，根据线路允许的电压损失来选择导线和电缆截面。
（三）经济运行问题
保证经济的运行主要体现在对高压线路和特大电流的低压线路上，应该按照规定的经济电流密度来选择导线和电缆的截面，使电能损耗降到最低。而对于长距离的输送的电缆来说，应该按最佳的经济截面来选择电缆的载流量，最大程度上的保证电缆的使用寿命周期。
（四）机械强度问题
在电力运输的架空线路中，为了尽量满足线路架设施工时的机械强度以及线路运行时遭受的风、雨、气温等外力变化的对线路造成的威胁，就要保证导线和电缆要有足够的机械强度，保证线路运行的安全性。如在10kV线路中最小截面不应小于16mm?。如表2所示为最小截面Smin 的值。
表2
（五）热稳定性的问题
为了减少电缆发生热稳定性故障的机率，在导线和电缆截面的选择时，就要保证导线和电缆在发生故障时按照热稳定性校验选择的截面必须大于热稳定性最小的截面。
四、选择导线和电力电缆截面的计算
为了保证输电线路的安全、可靠、经济地运行，在选择导线和电力电缆截面时，一方面要满足正常运行时的最高允许温度，另一方面要考虑到正常运行时的电压损耗、经济电流密度以及机械强度等。
（一）按发热条件的计算选择导线和电缆的截面
当电路通过导线时，就会产生电能损耗从而使导线发热。当导线温度过高时，就会导致绝缘体的损坏，从而引发事故。因此导线和电缆的发热温度不能超过规定的允许值，即允许的导线电缆的载流量Iyx不小于通过导线和电缆的最大负荷电流Ijs，用公式表示为：
Iyx≥Ijs
此外，还要考虑到导线和电缆的电流允许载流量与环境温度有关，因此，当架设地点的环境温度与导线和电缆的允许载流量对应的黄金温度不同时，导线和电缆的允许载流量应该乘以温度校正系数，即：
K=[（tyx-t0'）/（tyx-t0）]b
tyx指导线正常工作时的最高允许温度
t0指导线的允许载流量对应的环境温度
t0'指导线敷设地的实际环境温度
而在中性线截面的选择中，一般在正常情况下，中性线通过的电流都比较小，只是三相平衡电流零序电流，因此在选择时中性线截面不得小于相线截面的50%。即：
S0≥0.5Sφ
（二）按经济电流密度的计算选择导线和电缆截面
通常来说，导线和电缆的截面越大，电能的损耗就越小，相对应就是线路投资、后期维修管理费用等的增加。因此，从经济学的观点来看，导线和电缆就要选择一个经济合理的截面，既要保证电能损耗小，又要保证不过分增加线路投资及后期维修管理费用。
表3
如表3所示为导线和电缆经济密度的关系，而经济截面与电流密度的公式为：
Sji=Ijs/jji
Ijs指计算电流
（三）导线选择和电缆敷设地的环境温度
目前，通常用的电缆敷设方式主要有：穿钢管或塑料管敷设，直接埋入地下敷设，敷设于电缆地沟内，敷设于电缆隧道内，沿厂房或土建构筑物敷设。从技术上来将，敷设于电缆隧道内和敷设于电缆地沟内的方式是最佳的，因为便于电缆的施工、维护及检修。时间证明公用隧道的运行效果也是最好的，这达到减少了投资。避免反复开挖路面，耽误工期，但是高哦公用隧道的初期投资较大。相对而言，电缆地沟敷设和直接埋入地下敷设是最经济的方式，但是其不利于电缆的后期维护和检修。
表4
无论选择何种敷设方式，要保证导线和电缆的运行安全就必须要考虑敷设地的环境温度。首先，对架空输电线路来说，要计算出当地是十年来的最热月份最高气温平均值或十年以上的总平均值。其次，对电力电缆来说，若周围介质为空气，就要计算出十年来的昼夜平均空气温度中最高的三天及最低的一个昼夜平均温度或十年以上的昼夜平均值;若周围介质为土壤，就要计算出每年最热月份土壤的全月平均温度。最后，对绝缘导线来说，就要计算出十年来最热月的昼夜平均空气温度及月平均值或十年以上的平均值。表4所示为我国规定的经济电流密度。
五、结语
导线和电力电缆截面的选择直接影响了供电网络的投资费用以及电能损耗的大小。当导线和电力电缆的截面选小些时，可以减少供电网络建设的投资，但是却会造成电能损耗的增大;而当导线和电力电缆的截面选大些时，供电网络的投资就会增加，但是电能损耗就会减少。因此，使供电网络中导线和电缆找到一个最理想的截面使年运行费用要最小化，就必须按照我国规定的经济电流密度选择导线和电力电缆的截面。
参考文献
[1]黄恩才.关于导线和电力电缆截面的选择计算[J].林业科技情报，2010（03）.
[2]张明金.导线和电缆截面选择原则的探讨[J].中国现代教育装备，2007（11）.
签订地点：***开发区工地现场
买受人：**有限公司签订时间： 2004 年 9 月 24 日
第一条标的、数量、规格及技术要求：详见附件。合同总价为192.5014 万元，人民币金额（大写）：
壹佰玖拾贰万伍仟零壹拾肆元整。如供货过程中数量型号发生变更，货物的单价按让利后总价同比例下浮。
第二条质量标准：所供电缆必须符合国家标准，线径及长度均不得有负公差，需提品出厂合格
证和3C 认证。
第三条出卖人对质量负责的条件及期限：质保期为安装完成验收合格后18 个月。
第四条包装标准、包装物的供应与回收：包装必须确保货物运抵现场的完好无损。电缆盘由出卖
人及时回收，若有丢失买受人概不负责。
第五条随机的必备品、配件、工具数量及供应办法：无。
第六条合理损耗标准及计算方法：无。
第七条标的物所有权自买受人验收合格后时起转移， 但买受人未履行支付价款义务的，标的物
属于出卖人所有。
第八条交（提）货方式、地点：按买受人的要求分批运至工地现场。交货时间为合同签订后10 天。
第九条运输方式及到达站（港）和费用负担：汽车运输，费用由出卖人承担。
第十条检验标准、方法、地点及期限：按电缆国家标准、现行行业标准及出卖人提供的经买受人
确认的样品验收。
第十一条成套设备的安装与调试：无。
第十二条结算方式、时间及地点：合同签订后，货物运至现场，经验收合格后付至货物价款的60%；
安装完成、调试合格、验证文件齐全后付至货物价款的90% ；其余10％作为质量保证金，在质保期满后
14 天内付清（不计利息）。
第十三条担保方式（也可另立担保合同）： 无。
第十四条本合同解除的条件：出卖人的供货质量、时间未按合同约定，买受人有权解除合同。
第十五条违约责任：出卖人未按合同约定供货，买受人在权对出卖人进行合同总价1%~5% 的罚款。
买受人未按合同付款，出卖人有权停止供货。
第十六条合同争议的解决方式：本合同在履行过程中发生的争议，由双方当事人协调解决；也可由
当地工商行政管理部门调解；协调或调解不成的，按下列第（一）种方式解决：
（一）提交南京仲裁委员会仲裁；
（二）依法向人民法院起诉。
第十七条本合同自双方签订之日起生效。
第十八条其他约定事项：
采购合同
1、电缆进场后按国家相关标准进行检测，检测费用由出卖人承担。
2、供货数量为暂定量，具体量以买受人在施工过程中的要求为准，最终按实结算。出卖人投标报价
中已包含由此发生的运输费用。
3、货物单价为固定单价，不因任何原因而调整。
4、出卖人提供的电缆是全新的未使用过的。电缆不允许有接头。电缆应持有国家归口管理部门核发
的生产许可证，并有南京市、江宁区等相关政府进网许可证。
5、出卖人应负责指导电缆安装、敷设、试验等技术服务工作。
6、多芯电缆要求分色，其分色按国家标准(黄、绿、红、蓝、黑)双色。
7、电缆的封端应严密。
8、出卖人生产货物时以每号建筑为单位，不可将同种型号规格的电缆合为一根。
9、货物运至现场后，出卖人负责免费将货物卸至买受人指定的地点。
10、招标文件、投标文件、对投标文件的书面澄清等均作为合同附件，是合同不可缺少的一部分。
出卖人买受人鉴（公）证意见：
出卖人（章）： 买受人（章）：
住所：住所：
法定代表人：法定代表人：
委托人：委托人：
电话：电话：
传真：传真：
开户银行：开户银行：鉴（公）证机关（章）
帐号：帐号：经办人：
邮政编码：邮政编码：年月日
签订时间：签订时间：
采购合同
附件:
使用部位：
1 号建筑
序号 材料名称 型号规格 单位 数量 单价 合价
--------------------------------------------
1 铠装铜芯交联电力电缆YJV22-0.6/1KV-4*120+70 米933 225 209925
2 铠装铜芯交联电力电缆YJV22-0.6/1KV-4*70+35 米605 130 78650
3 铠装铜芯交联电力电缆YJV22-0.6/1KV-4*50+25 米823 92 75716
4 铠装铜芯交联电力电缆YJV22-0.6/1KV-4*25+16 米360 51 18360
5 阻燃电力电缆ZR-YJV -0.6/1KV-4*35+16 米40 70 2800
6 阻燃电力电缆ZR-YJV -0.6/1KV-5*4 米49 20 980
7 阻燃电力电缆ZR-YJV -0.6/1KV-5*2.5 米41 8 328
8 铜芯电力电缆VV-0.6/1KV-4*35+16 米72 65 4680
9 铜芯电力电缆VV-0.6/1KV-4*25+16 米221 50 11050
10 铜芯电力电缆VV-0.6/1KV-5*16 米46 36 1656
11 铜芯电力电缆VV-0.6/1KV-5*10 米147 23 3381
12 铜芯电力电缆VV-0.6/1KV-5*6 米67 20 1340
13 铜芯电力电缆VV-0.6/1KV-5*4 米88 15 1320
14 铜芯电力电缆VV-0.6/1KV-3*4 米29 10 290
15 铜芯电力电缆VV-0.6/1KV-5*2.5 米147 8 1176
16 铜芯电力电缆VV-0.6/1KV-4*2.5 米59 10 590
17 铠装铜芯控制电缆KVV22-22*2.5 米750 27 20250
18 铠装铜芯控制电缆KVV22-26*2.5 米320 31 9920
19 铠装铜芯控制电缆KVV22-38*2.5 米500 49 24500
20 铠装铜芯控制电缆KVV22-2*4 米1910 6 11460
21 阻燃铜芯双绞线ZR-RVS-2*2.5 米9400 2.5 23500
22 阻燃铜芯双绞线ZR-RVS-2*1.5 米22560 1.5 33840
合计 535712
使用部位：2 号建筑
序号 名称 型号规格 单位 数量 单价 合价
--------------------------------------
1 铜芯电力交联电力电缆 YJV-0.6/1KV
4*185+95 米 140 320 44800
4*150+70 米 710 250 177500
4*120+70 米 265 214 56710
4*35+16 米 250 62 15500
4*25+16 米 100 48 4800
采购合同
铜芯铠装交联电力电
2 缆 YJV22-0.6/1KV
YJV22-4*185+95 米 160 330 52800
YJV22-4*150+70 米 180 270 48600
YJV22-4*120+70 米 150 220 33000
YJV22-4*70+35 米 180 130 23400
YJV22-5*16 米 170 43 7310
3 阻燃铜芯电力电缆ZR-YJV-0.6/1KV
4*35+16 米 250 70 17500
4 阻燃铜芯电力电缆 ZR-YJV-0.6/1KV
3*2.5 米 1900 4.6 8740
4*120+70 米 50 230 11500
4*70+35 米 220 123 27060
4*50+25 米 230 86 19780
4*35+16 米 100 70 7000
4*25+16 米 150 50 7500
4*95 米 120 145 17400
4*50 米 250 70 17500
4*25 米 200 45 9000
4*4 米 50 12 600
4*2.5 米 50 10 500
5*16 米 150 36 5400
5*10 米 1200 25 30000
5*6 米 1100 16.6 18260
5*4 米 900 11.5 10350
5*2.5 米 2800 8 22400
5*1.5 米 50 8 400
5*1.0 米 450 6 2700
5 阻燃铜芯屏蔽控制电
缆 WL-KVVP-3*1.0 米 2400
5.7 13680
WL-KVVP-5*1.0 米 1500 7 10500
WL-KVVP-10*1.0 米 400 12 4800
6 阻燃铜芯控制电缆 ZR-KVV-3*1.0 米 2500 2.6 6500
ZR-KVV-5*1.0 米 900 3.5 3150
ZR-KVV-7*1.0 米 400 4.5 1800
ZR-KVV-4*1.0 米 100 4 400
7 阻燃铜芯屏蔽控制电
缆 ZR-KVVP-3*1.0 米 1200
4.8 5760
合计 744600
使用部位： 3号建筑
序
号
材料名称型号规格单位数量单价合价
铠装铜芯电力电缆
YJV22-0.6/1KV
4*120+70
米 285 225 64125
铠装铜芯电力电缆 YJV22-0.6/1KV 4*95+50 米 422 185 78070
铠装铜芯电力电缆 YJV22-0.6/1KV 4*25+16 米 153 51 7803
铠装铜芯电力电缆 YJV22-0.6/1KV 5*10 米 251 30 7530
阻燃铜芯电力电缆 ZR-YJV0.6/1KV-4*95+50 米 65 180 11700
第 4 页共 6 页
采购合同
6 阻燃铜芯电力电缆 ZR-YJV0.6/1KV -4*50+25 米 105 86 9030
7 阻燃铜芯电力电缆 ZR-YJV0.6/1KV -4*35+16 米 246 70 17220
8 阻燃铜芯电力电缆 ZR-YJV0.6/1KV -4*25+16 米 115 50 5750
9 阻燃铜芯电力电缆 ZR-YJV0.6/1KV -5*16 米 104 36 3744
10 阻燃铜芯电力电缆 ZR-YJV0.6/1KV -5*10 米 312 25 7800
1引言
随着电力系统应用的逐步推广，其运行可靠性和安全性问题变得越来越重要。电力故障是影响电力系统正常运行的主要因素，当前常见的电力故障主要包括电缆接头故障、电力设备与设施故障、变压器故障等，对这些常见的电力故障进行诊断与预警已成为提高电力系统运行效率的重要措施。
2 电力故障预警技术
2.1电缆接头故障预警技术
电力电缆输配电是在大型企业和城市中广泛应用的一种供电方式，随着供电距离的不断增加，输电线路上常出现电缆接头故障，使得电缆运行出现故障。 通过研究表明，过负荷、接触电阻等因素导致接头温度过高，是电缆接头发生崩烧故障或绝缘老化现象的主要原因。
电缆接头故障预警系统主要由五部分组成，分别为现场通信总线、数字温度传感器、系统通信、上位监测站和下位数据采集站。在企业或工厂主控制室放置上位监测站的控机装置，在测温点比较密集的区域中间分散放置数据采集站和电源。由上位监测站启动运行温度监控软件，下位数据采集站采集电缆温度数据，系统通信对数据进行分析，实时显示、记录现场温度数据，根据接头温度特性和历史温度数据，通过一定的计算方法预测出温度预报值。当前主要使用的电缆接头故障预警技术是温度监测系统。
温度监测系统是一种具有综合分析报警功能的电缆接头故障预警技术，它能同时监测许多电缆接头的温度与变化，实时显示、记录每个接头的温度，综合分析，对突发事件进行预警，便于工作人员准确及时地了解电缆的运行状态，避免隐患事故的发生，保障送电安全。温度监测系统主要是通过监测电缆接头的温度实现对电缆故障的检测、诊断和预警功能。目前电缆接头故障温度监测系统多种多样，例如基于传感器、无线网络技术和微机系统集成的电缆接头故障预警系统，基于方差法的电缆接头故障预警系统、基于微处理器技术、通信技术、离子感烟技术等的电缆接头防火预警系统等。
2.2电力设备故障预警技术
传统的电力设备预警技术虽然能够对设备的运行状态与故障进行监测预警，但是存在着两个问题：第一，当系统报警时，设备已发生故障，不得不停机维修；第二，系统报警后，由于诊断不及时等原因导致无法及时的排除设备故障。随着网络技术、信号处理技术的发展，电力设备的故障诊断逐步智能化、设备预警的准确性也逐步提高，与传统的电力设备故障预警系统相比，现代化的预警系统可以在故障发生之前进行准确的预警与诊断，排除了故障对机组造成的危害。
预警管理系统是当前部分电力设备中安装的一种电力设备故障预警技术。它可以有效监测设备的运行，同时诊断分析实时数据和设备的历史数据。主要由中间件、数据采集和预警管理模块三部分组成。中间件是系统的数据中心，它从数据采集处获得数据并处理分析实时数据，同时将相关数据信息保存至数据库；数据采集的作用包括发送实时数据和特征值计算及将计算结果发送至中间件；预警管理是整个系统的核心，属于后台程序，在接收数据后，对实时数据进行处理分析，判断设备是否发生故障，是否需要报警以及何种类型的报警。三个模块既互相独立又紧密相连，共同完成设备故障的诊断与预警功能。预警管理系统的主要应用包括以下几方面：
（1）配置预警信息
预警管理系统主要是和数据库、中间件交互，在登录后，预警系统会自己加载相关的配置信息。初始化预警信息后，可以从数据库中读取预警信息，并通过组态软件对其进行设置与修改。不同类型的报警对应着不同的设置参数，根据设备的运行状态可以进行合理的设置，此外还可以实现趋势报警和快变报警。
（2）查看报警
反馈报警状态：通过声音、短信、邮件等多种方式，将设备报警信息，如报警时间、故障点及报警类型等及时反馈给设备检修员。
查看分析报警状态：客户端可以查看设备及所有测点当前的和历史的报警状态，从数据中分析设备各测点的变化趋势，去趋势变化中分析设备是否发生故障和故障类型。
（3）诊断设备
诊断技术与预警技术是紧密结合的。在预警管理系统中，可以根据诊断区域或分析方式的不同，对设备分别进行区域诊断与单点诊断或半自动诊断与自动诊断，实现故障分析与诊断。
2.3 变压器故障预警技术
作为现代电力中的关键设备，变压器在企业生产中有着至关重要的作用。电厂在输电前，首先要通过升压变压器将电压增大，用户在用电前，又要通过降压变压器将电压转成与用户设备匹配的电压等级，所以，变压器以一种最初级的电力设备，其运行状态决定了整个电力系统的工作状态。
当前大部分企业采用的变压器故障诊断预警技术是油中溶解气体技术，它可以实现在线监测，实时了解设备的运行状态。经典的油中溶解气体故障诊断方法主要是以油征气体的组成和含量为依据的故障诊断法和以油征气体的成分比值为依据的故障诊断法。随着科学技术的不断发展，油中溶解气体故障诊断技术也得到了发展，并逐渐走向成熟，例如神经网络、免疫算法、模糊数学法等，通过识别模型的方法识别现有的故障样本数据。
以广泛运用的基于离线油色谱的变压器故障预警技术为例分析，其对变压器的故障预警主要有两种方式：
（1）基于预测模型的变压器预警
基于预测模型的变压器预警即先报警后诊断，主要是通过检测油中溶解气体的成分与含量的变化，基于历史数据建立预测模型，预测分析下一周期的气体情况，当实际监测数据或预测数据超过了预设的固定值时，表示变压器发生异常，从而启动报警系统。
（2）基于诊断模型的变压器预警
根据离线色谱的判断依据和诊断方法，诊断分析油色谱在线监测到的数据，在已知历史数据和当前数据的情况下，预测下一周期的色谱数据，然后诊断预测数据，根据故障诊断的结果可以知道变压器故障的发展状况，根据这一结果进行预警。
3 总结
运用电力故障预警技术，能够有效地提高电力系统的运行效率，满足用户的需求，降低企业的经济损失。随着信息化网络技术、计算机技术的不断发展，电力故障预警系统将越来越完善，电力故障也将不断得到有效地解决。
Abstract: in this paper, the residential electrical design of power supply and distribution system has carried on the simple analysis and elaboration.
Keywords: residential area; Power supply and distribution system; design
中图分类号：U223.5文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一.设计说明
1.1 住宅小区基本情况
该住宅小区占地面积约73000平方米，共有建筑27座，其中高层住宅楼6座、多层住宅楼10座、写字楼4座，此外还有小区物业、泵房、热力交换站及车棚、地下车库等公共用电设施。
1.2 设计范围
按照市区供电部10kV及以下配电网络设计的规定，对于住宅小区配电工程，设计范围为：高压侧从市区公用10kV配电线路起，在接引10kV电源处设置明显断开点，低压侧至小区内各建筑低压用电计量装置上表位。
1.3 设计原则
随着我国城镇化建设的加速，各地的开发小区悄然兴起，以满足城市人口急剧膨胀的需求。小区的特点是占地面积大、人口集中。在供配电设计中，必须根据小区实际特点，采用多种供配电形式和方法以满足使用功能的要求，做到整体布局合理，给每个用户提供一个良好的用电环境。在实现安全可靠配电的同时，还要做到环境的美化，使整个小区的配电合理、适用、经济。
住宅小区的供电方案主要有：柱上变压器配电、独立配电室配电、箱式变电站配电三种。其中，柱上变压器配电方案投资小，但对小区环境影响较大，不易深入负荷中心。独立配电室配电方案需要一定面积的土建占地，增大了建设投资，对于本设计所选择的小区来说并不适宜。箱式变电站配电方案的特点是，体积小、占地小、外形美观，高压侧采用电缆引入，箱变位置可以随意选择，使得低压配电部分更加合理，提高了供电可靠性。因此，本设计考虑将住宅小区的主要供电模式定位为箱式变电站配电工程。
1.4 环境条件
1.当地年最高温度+40 C°，年最低温度-30 C°，年平均温度+10 C°。
2.覆冰-5mm，最大风速30m/S。
3.当地海拔高度800米。
2. 住宅小区负荷计算
2.1 供配电系统概述
随着国民生活水平的提高和房地产业的蓬勃发展，各地新建中高档住宅小区越来越多。准确计算出住宅小区的用电负荷，合理选择配变电设施，才能既满足小区居民现在及将来的用电需要，又能合理降低工程造价、节省投资。供配电系统设计要彻执行国家的技术经济政策，做到保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理。另外，供配电系统的还必须做统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。
2.2 负荷分级及供电要求
2.2.1 负荷分级的相关规范：
电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定：
1.符合下列情况之一时，应为一级负荷：
(1)中断供电将造成人身伤亡时。 (2)中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。
(3)中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。
在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。2.符合下列情况之一时，应为二级负荷：
(1)中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。
(2)中断供电将影响重要用电单位的正常工作。
3.不属于一级和二级负荷者应为三级负荷 。
2.2.2 本工程的负荷情况：
按我国有关规范规定，凡多层住宅用电均按三级负荷供电，而小区的配套设施如面积较大或带有空调系统的会所、商铺及地下停车库等则应根据《建筑防火设计规范》（GBJ 16-87）、《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116-98）、《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB 50057-97）设置相应的消防设施，且上述消防设备应按二级负荷供电。为小区服务的保安系统、远程集中收费系统、电视、信息网络系统的负荷等级不应低于二级，即宜两路供电或地区供电条件困难时，二级负荷可由一路专用10 kV架空线路或电缆供电。本工程包含高层普通住宅、多层住宅、商铺、车库等，属于规范规定的二级负荷。
2.3 电源及高压供配电系统
本小区位于城市主城区，高压电源由附近10kV配网线路接引。近年来，为保证供电质量和供电可靠性，某些小区高压部分采用双电源的供电模式，但对于本设计中的小区来说，参考《城市电力网规划设计导则》有关规定，并不符合规定中重要用户的标准，因此，只允许接入一路高压电源。如有需要，可对电梯、消防设施自备应急电源，但应急电源与工作电源之间必须采取措施，防止并列运行对10kV供电网络造成反送电事故。应急电源的设置需经供电部门审查同意后方能接入。
小区南侧即为10kV高压架空线路，可直接在就近砼杆上引一路10kV电源，组立附杆1基，使用绝缘导线从线路主杆接引至附杆，再从附杆敷设高压电力电缆至小区内高压设备。
2.4 负荷计算
2.4.1 住宅小区住户照明用电负荷计算方法：
简单测算住宅小区住户照明用电负荷的方法可以有两种：
1.单位指标法
单位指标法确定计算负荷Pjs(适用于照明及家用电负荷)即： Pjs=∑Pei×Ni÷1000(kW)
式中Pei——单位用电指标，如：W/户(不同户型的用电指标不同)，由于地区用电水平差异，各地区应根据当地实际情况取用
Ni——单位数量，如户数(对应不同面积户型的户数)
应用以上方法计算负荷应乘以同时系数，即实际最大负荷(PM)。 PM=Pjs×η
式中η——同时系数，η值按照住户数量多寡不同取不同的数值：一般情况下，用户数量在25～100户时取0.6；用户数量在101～200户时取0.5；用户数量在200户以上时取0.35
2.单位面积法
按单位面积法计算负荷，在一定的面积区有一个标准，面积越大的区其负荷密度越小，其表达式为：PM=Ped×S×η
式中PM——实际最大负荷，kW S——小区总面积，m2
Ped——单位面积计算负荷，W/m2η——同时系数，取值范围同上
2.4.2 其它负荷计算方法：
根据以上两种方法求出照明及家用负荷后，还需考虑其它用电负荷。比如本小区还包括小区物业公司、泵房、热力交换站及车库、自行车棚等用电负荷；另外还有四座小高层，还应考虑电梯负荷；二次加压泵房负荷(供生活及消防用水)，以上诸负荷在计算住宅小区负荷中占比重较大的是照明及家用电负荷，而其出现最大值的时段为每天19：00～22：00，因而在计算小区的最大负荷时以19：00～22：00时段的照明及家用电负荷为基础，然后再叠加其它负荷。其它负荷计算方法为：
1.电梯：
PD=∑PDi×ηD。
式中PD——电梯实际最大总负荷，kW
PDi——单部电梯负荷，kW
ηD——多部电梯运行时的同时系数(取值范围见表2-1)
表2-1 电梯同时系数一览表
2.二次加压水泵：PMS=∑PSi×NSi
式中PMS——二次加压水泵最大运行方式下(开泵最多的方式)的实际最大负荷
PSi——各类水泵的单台最大负荷
NSi——最大运行方式下各类水泵的台数
3.物业楼：
PWM=PWS×ηW
式中PWM——物业楼在照明及家用电最大负荷时段实际最大负荷
PWS——物业楼设计最大负荷，kW
ηW——物业楼负荷、照明及家用电最大负荷的同时系数
4.路灯及公用照明：
按照路灯的盏数及每盏灯的瓦数进行累加计算。路灯负荷为PL(kW)。
5.住宅小区的综合最大负荷
P∑=PM+PD+PMS+PWM+PL(kW)
3. 住宅小区供配电措施
住宅小区供配电特点：住宅小区楼房林立，各栋楼房之间空间较大，供电面积较大，负荷点的离散性大，每台箱变供电范围有限，因此需用多台箱变才能满足用户负荷要求。
首先把开发小区根据单体建筑的布局和负荷容量进行分块，形成以箱变为中心的配电区域。每一台箱变置于区域的位置中心地带，向周边区采用电缆放射式配电（一般为6～10回路）。每一组区一般由5～8栋多层建筑组成。再由各建筑低压电缆分支箱敷设低压分支线缆至各单元内配电箱。除高层楼房内配电箱及多层楼房单元内电表箱有电表位置外其它均需加装低压电表计量箱。配电模式示意如图3-1：
图3-1配电模式示意
3.1. 箱式变的台数与容量、类型的选择
3.1.1 变压器的容量选择
电源采用现场一级变压，10 kV变0.4 kV(户外箱式变电站)。住宅小区负荷点多而分散，箱变分布在负荷中心，减小一次投入，降低运行成本，提高用户的用电质量。从站变到箱变的10 kV用电缆连接，各个箱变的容量由各进户单栋楼房的区域计算总负荷选定。
3.1.2 变压器的类型选择
目前国内10kV以下配网主要采用的变压器类型有：油浸式配电变压器S9系列配电变压器，S11系列配电变压器，卷铁心配电变压器，非晶合金铁心变压器，浸渍绝缘干式变压器和环氧树脂绝缘干式变压器。
非晶合金铁心变压器是新一代的配网变压器，主要优点是空载损耗低，其空载损耗值与同容量S9型变压器相比，可降低75%，节能效果明显。但价格较高、材料依赖进口，且并未完全推广开来。普遍设计还是使用S9系列油浸式配电变压器。由于采用油变容量在800kVA及以上时需加装瓦斯保护装置，使箱变的设计变得复杂、不易操作，也增加了安全隐患。因此，通常变压器容量在800kVA及以上时选择构简单，维护方便，又有防火、难燃等特点的环氧树脂绝缘干式变压器，
综上所述，本工程所使用的四台变压器型号分别为S9-630kVA 10/0.4kV，SCB10-800kVA 10/0.4kV，SCB10-1000kVA 10/0.4kV两台。
3.1.3 箱式变及内部设备的类型选择
国内配网主要应用的箱式变有两类：美式箱变、欧式箱变。
美式箱变是高压开关与变压器共箱结构的小型化预装式变电站，它具有供电可靠、安装迅速、操作方便、造价低等优点，但共箱式箱变的变压器、柜体都不方便单独拆卸，不易检修。在实际应用中，主要用在建设空间不足、地域狭窄的位置。
欧式箱变为模块化结构布局，将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置三个不同的隔室内、通过电缆或母线来实现电气连接，所用高低压配电装置及变压器均为常规的定型产品。外形美观大方，内部操作空间较大，安装操作比较方便，易于后期检修维护，一般为商住小区配电工程的首选。本工程所选用的箱式变型号为：ZBW-12型
3.2 高、低压分线设备选择
3.2.1 高压电缆分支箱的选择
由上述内容可知，本小区共需安装箱式变四座，高压主进线为一路，因此高压电缆分支箱宜采用进线侧单开关型电缆分支箱。此类新型高压电缆分支箱为单元柜式，采用模块化复合绝缘柜，一体化充气SF6负荷开关，具有安全、易操作、进出线组合灵活的特点。因此本设计中高压电缆分支箱选用长度小、电缆排列清楚、三芯电缆接引不需交叉的欧式电缆分支箱。本设计高压电缆分支箱选择型号为：KDF-1K-1/5型
3.2.2低压电缆分支箱的选择
低压电缆分支箱采用DFW-0.4kV低压电缆分接箱，此类低压电缆分支箱的特点是：采用预制型电缆插器件，具有全绝缘、全密封、全防水、免维护、安全可靠。适合安装在住宅小区的环境中，位置通常选择安装在需要分支进线电缆的楼房侧面散水上，结构紧凑、体积较小，既不会影响住宅小区的美观环境，也不会影响小区内正常交通。
3.3. 高、低压电缆类型及截面型号选择
3.3.1 低压电缆配置原则
电缆路径的选择应符合下列要求：
1.应避免电缆遭受机械性外力、过热、腐蚀等危害；
2.应便于敷设、维护；
3.应避开场地规划中的施工用地或建设用地；
4.应在满足安全条件下，使电缆路径最短。
在住宅小区配电工程中，电缆主要采用直埋式敷设方式，缆外皮至地面的深度不应小于0．7m，并应在电缆上下分别均匀铺设100mm厚的细砂或软土，并覆盖建筑用砖作为保护层。电缆路径穿越小区主干道等可能有机动车行经的道路时，需穿铸铁保护管敷设。
10kV降压变压器的供电半径通常设计值不大于500米，由箱变出线的低压主缆敷设至各用电建筑，有单元进线的则需在建筑物的外墙上明设低压电缆分支箱，与箱变的距离一般控制在30～200 m以内。低压电缆分支箱接箱至各栋电源箱的进户电缆控制在25～150 m以内，设计应考虑电缆路走捷径。
3.3.2 高压电缆的选择
高压电缆选用铝芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装氯乙烯护套电力电缆（YJLV22 6/10kV）。
交联聚乙烯绝缘电力电缆具有卓越的热—机械性能，优异的电气性能和耐化学腐蚀性能，还具有结构简单、重量轻、敷设不受落差限制等优点，是目前广泛用于城市电网、矿山和工厂的新颖电缆。交联聚乙烯绝缘电力电缆导体最高额定工作温度为90℃，比纸绝缘电缆、聚氯乙烯绝缘电缆、聚乙烯绝缘电缆均高，所以电缆的载流量也进一步提高。
3.3.3 高压电缆截面选择
依据3.1.2中变压器一次侧的额定电流，可以确定所要选的高压电缆截面型号：
630kVA变压器选用YJLV22-3×35高压电缆，800kVA变压器选用YJLV22-3×50高压电缆，1000kVA变压器选用YJLV22-3×50高压电缆，高压主进线选用YJLV22-3×150高压电缆。
3.3.4 低压电缆的选择
低压电力电缆采用铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆（YJV22 0.6/1kV ）。本工程中除自行车棚照明用电选用两芯电缆外，其余低压电缆均为四芯电缆。
3.3.5 低压电缆截面选择
低压电缆截面可根据负荷值的大小计算选择，依据有功功率计算公式：P=√3UIcosφ
根据第二章计算出的负荷值，代入上式得出各居民楼负荷电流值：I=P÷（√3UIcosφ）
再依据不同规格电缆载流量选择所需电缆截面，考虑低压电缆使用中热稳定影响以及线路长度造成的电压降的情况，实际使用的电缆截面选择必须在按需用电流的基础上增大一到二个型号的截面。
各住宅楼单元进线电缆选择：本小区多层住宅楼每单元每层为2户，每单元共12户，按单位指标法计算Pjs=Pei×Ni×η=4kW×12户×0.8=38.4kW，所需电流为I=P÷（√3UIcosφ）=68.64A，选YJV22 -4×25mm2型。自行车棚负荷主要为照明负荷，从低压电缆分支箱至车棚电表电源电缆选用YJV22 -2×10mm2型；地下车库负荷为三相四线，从低压电缆分支箱至车库电表电源电缆统一选用YJV22 -4×16mm2型；
小区商户一般为二层，平均面积在200平方米，依面积法计算单户负荷为：PM=Ped×S=80W/m2×200m2÷1000=16kW，所需电流为I=P÷（√3UIcosφ）=28.6A，从电缆分支箱至各商户低压电缆选用YJV22 -4×16mm2型。
4.防雷接地
4.1 电力设备防雷
在配电网络中，由于接地种类的不同，其保护接地方式、供电系统也有所不同。正确理解和推广使用几种低压保护接地方式及供电系统，对提高电网安全、可靠运行水平有着十分重要的意义。
4.2 低压配电系统的接地型式和基本要求
低压配电系统的接地形式可分为TN、TT、IT三种系统，其中TN系统又可分为TN-C、TN-S、TN-C-S三种形式。
1.TN系统应符合下列基本要求：
(1)在TN系统中，配电变压器中性点应直接接地。所有电气设备的外露可导电部分应与配电变压器中性点相连接。
(2)保护导体或保护接地中性导体应在靠近配电变压器处接地，且应在进入建筑物处接地。
(3)保护导体上不应设置保护电器及隔离电器。
(4)保护导体单独敷设时，应与配电干线敷设在同一桥架上。
采用TN--C-S系统时，当保护导体与中性导体从某点分开后不应再合并，且中性导体不应再接地。
2.TT系统应符合下列基本要求：
(1)在TT系统中，配电变压器中性点应直接接地。电气设备外露可导电部分所连接的接地极不应与配电变压器中性点的接地极相连接。
(2)TT系统中，所有电气设备外露可导电部分宜采用保护导体与共用的接地网或保护接地母线、总接地端子相连。
3.IT系统应符合下列基本要求：
(1)在IT系统中，所有带电部分应对地绝缘或配电变压器中性点应通过足够大的阻抗接地。电气设备外露可导电部分可单独接地或成组的接地。
(2)电气设备的外露可导电部分应通过保护导体或保护接地母线、总接地端子与接地极连接。
(3)1T系统必须装设绝缘监视及接地故障报警或显示装置。
(4)在无特殊要求的情况下，IT系统不宜引出中性导体。
4.设计时应根据系统安全保护所具备的条件，并结合工程实际情况，确定系统接地形式。
4.3 接地种类
1.工作接地：为保证电力设备达到正常工作要求的接地，称为工作接地。中性点直接接地的电力系统中，变压器中性点接地，或发电机中性点接地。
2.保护接地：为保障人身安全、防止间接触电，将设备的外露可导电部分进行接地，称为保护接地。保护接地的形式有两种：一种是设备的外露可导电部分经各自的接地保护线分别直接接地；另一种是设备的外露可导电部分经公共的保护线接地。
3.重复接地：在中性线直接接地系统中，为确保保护安全可靠，除在变压器或发电机中性点处进行工作接地外，还在保护线其他地方进行必要的接地，称为重复接地。
4.保护接中性线：在380/220V低压系统中，由于中性点是直接接地的，通常又将电气设备的外壳与中性线相连，称为低压保护接中性线。
本工程中所使用的高、低压设备接地均选择保护接中性线方式，将接地装置与设备外壳连接实现接地保护。
4.4 接地装置
1.接地装置：
接地装置可使用自然接地体和人工接地体。在设计时，应首先充分利用自然接地体。
(1)自然接地：
在新建的大、中型建筑物中，都利用建筑物的构造钢筋作为自然接地。它们不但耐用、节省投资，而用电气性能良好。
(2)人工接地体：
人工接地体有两种基本型式：垂直接地体和水平接地体。垂直接地体多采用截面为50mm×50mm×4mm，长度为2500mm的角钢或圆钢；水平接地体多采用截面为40mm×4mm的扁钢。
2.接地电阻：
《电力设备接地设计技术规程》规定，低压中性点直接接地系统中，100kVA以上变压器接地电阻值≤4Ω。
本工程所使用的设备接地均为人工接地体接地，按设备基础设计图配套安装，箱式变及高压电缆分支箱的接地电阻值应控制在≤4Ω，低压电缆分支箱的接地电阻值≤10Ω。
5.总结
通过此开发小区的设计，使我们的设计理念有了更深层次的认识和提高。设计必须根据小区实际，符合其特点，采用多种供配电形式和方法，满足使用功能的要求，不但做到整体布局合理，在宏观上保持三相负荷分配基本平衡，而且在微观上要做到细致，给每个用户提供一个良好的用电环境。在实现安全可靠配电的同时，还要做到环境的美化，使整个小区的配电合理、适用、经济。
参考文献
1. 《民用建筑电气设计规范 JGJ16-2008》
2. 《低压配电设计规范GB50054-95》
3. 《电力工程设计手册》·电力工业部
4. 《电力设备接地设计技术规程》
5. 《电力工程电缆设计规范》
1 前言
随着电力系统朝着高电压、大容量、高密度的方向发展，交联聚乙烯（XLPE）电缆在城市电网建设中得到了越来越广泛的应用。但XLPE在铺设及使用过程中会受到外力的破坏形成机械损伤从而影响电缆的正常使用;一方面，电缆敷设的环境较为恶劣，敷设过程中要受到拉伸、弯曲、挤压等原因，造成护套和绝缘层的损伤;另外一方面，敷设完毕的电缆也可能受到土建施工、车辆震动等外力影响，也会造成电缆护套和绝缘破损现象。有些机械损伤可能并不严重，当时没有太大影响，但在今后的运行过程中会慢慢暴露出来问题，并发展成故障，并有可能酿成停电事故。因此，如果能在故障暴露前，通过检修等手段及时发现并解决潜在问题，可以避免故障的发生。从而保证其供电可靠性，有效降低配电网的故障率。
为了模拟现场的电缆机械损伤，并且能通过电缆振荡波局放测试系统（OWTS）进行有效的检测和定位，本文基于一套自主开发的OWTS装备和一组通过机械损伤模拟现场缺陷的试验电缆条件下，对一卷400米的XLPE电缆进行故障检测和定位研究工作，介绍了一套完整的故障电缆检测和计算方案。
2 穿刺类型损伤试验
为了模拟现场的电缆缺陷，本试验配备了10kV的交联聚乙烯（XLPE）电缆一卷，总长度400米。电缆两端压制冷缩终端接头，制作终端接头过程中不能留有尖角、毛刺、碎屑等切割不整齐的痕迹，主绝缘的相关接缝处用砂纸打磨光滑，否则终端接头处在高压下将产生电晕放电，干扰试验信号的有效采集，加工完成的试验电缆如图1所示。
在电缆标记有305米的地方，采用长度20mm，直径2mm的钉子将其穿透外护套钉入主绝缘，如图2所示。本试验过程中，为了模拟缺陷在不同严重程度下的测试效果，将钉子钉入的深度由浅到深调整，并分别进行试验和处理试验结果。
本试验使用完全自主研发的OWTS系统，将振荡波发生器的专用无局放转接电缆与试验电缆对接后，根据实验电缆的设计额定电压U0值，测试电压分别在0.5U0、0.7U0、0.9U0、1.0U0、1.2U0、1.4U0、1.5U0、1.6U0、1.7U0下进行测试（本试验使用的电缆额定有效电压为U0=8.7kV），在钉子扎入深度为约5mm、10mm和15mm时未发现放电现象，试验采集到的数据如表1所示。
图1 电缆终端接头处理效果图 图2穿刺机械损伤效果
表1 机械损伤深度5-15mm下的OWTS测试结果
序号
钉子深度（mm）
电压倍数U0
电压峰值（kV）
测试结果
1
5
0.5～1.7
6.15～20.90
无局放
2
10
0.5～1.7
6.15～20.90
无局放
3
15
0.5～1.7
6.15～20.90
无局放
结合电缆的设计参数分析可知，该段电缆的主绝缘厚道约为20mm，将钉子由5mm到10mm的不同深度钉入后，用OWTS系统进行局放测试，电压由0.5倍的U0加到1.7倍的U0均无局部放电产生。因此：
（1）主绝缘还有5mm，尚未被完全破坏;外屏蔽层只被定穿2mm左右的，机械破坏的程度不足以引起电缆产生局部放电缺陷。
（2）振荡波局放测试系统产生的电压幅值可以达到1.7倍的U0，但是其幅值成指数衰减;整个加压振荡衰减的过程只持续0.1～0.5秒左右，其能量较小，在短期内并不会暴露其缺陷。
3 屏蔽断裂损伤试验
结合现场机械损伤一般会伴随外护套及屏蔽层损伤，有些甚至损伤半导电层的情况。对现有的电缆故障进行改进。在原来的钉子拔出，并将电缆的外护套、屏蔽层、半导电层都去除，如图3所示。
同样用电缆振荡波局放测试系统进行测试。测试在电缆的标有400米的一端进行，测试的电压还是从0.5U0逐渐加到1.7U0分别进行测试。
图3 屏蔽层断裂的机械损伤效果
试验结果及分析：
序号
电压倍数U0
电压峰值（kV）
测试结果
图示
1
0.5
6.15
无明显局放
/
2
0.7
8.61
无明显局放
图.4
3
0.9
11.07
有局放，最大值352pC
图.5
4
1.0
12.30
放电次数明显增加，最大值385pC
图.6
在电缆振荡波局放测试系统的测距过程中，从0.9倍U0开始，出现局部放电，随着电压的升高，局放明显增加，并且在1.4倍U0时电缆的缺陷开始击穿，产生爆鸣声，同时伴随有电弧光放出。
图4 加压0.7U0，无明显局放
图5 加压0.9U0，出现局放
图6 加压1.0U0，局放此次明显增加
对存在局部放电的几次测试数据进行定位分析，分析方法采用的是基于XLPE电缆的时域反射的原理。对所有的放电定位结果数据进行统计分析，放电位置发生在95.76米左右，与实际的为95米（测试端在电缆标记400米处测量，故障在电缆标记305米处）非常接近。详见图7、图8。
图7 某次局放的定位分析
图8 所有局放定位结果统计
4 结束语
通过对10kV交联聚乙烯（XLPE）的穿刺和断裂两种类型的机械损伤试验，模拟了现场机械损伤在OWTS系统下的检测效果。试验证明，可以采用电缆振荡波系统对类似的机械损伤进行有效的检测并定位，定位精度能够达到1m以内，另外，OWTS系统对穿刺类损伤的检测灵敏度较差，需要结合耐压试验进行检测。本文提出的基于OWTS的电缆机械损伤故障试验方法，能够给电力电缆的检修提供了实验依据和参考，可以有效地提高电缆检修效率，从而为电网的可靠运行提供保障。
中图分类号：C29 文献标识码：A 文章编号：
节能是我国经济和社会发展的一项紧迫任务，要把节约资源作为基本国策，加快建设组员节约型、环境友好型社会。就供电企业而言，主要体现在节能降损方面。国家电网公司及有关部门制定了一系列的管理规定和管理办法，如《国家电力公司电力网电能损耗管理规定》、《供电所线损管理办法》《节能降损技术手册》等，将节能降损问题视为国家考核电力企业的一项重要经济指标。
l当前供电企业线损管理中造成的电力损耗分析
供电企业解决管理线损的方法是要定期在春秋两季树木生长繁茂的季节和台风高发季节进行清除线路障碍工作，还要对绝缘子进行擦拭和维护，减少供电设施短路跳闸，带来的不必要的放电损耗。如果线路故障导致某条线路停止工作，就有可能被另外设备代替工作。于是负荷就随着增大，消耗也随着增加。因此要定期做好维护避免多余损耗发生。供电企业的线损管理中，人为因素也占有相当大的比例。由于管理不当窃电问题常有发生，尤其是用电量大或高耗能用户最容易窃电；由于抄表人员错抄、漏抄、估抄等人为工作失误造成的电量流失；解决人为线损主要办法是严肃用电纪律，严打窃电行为。加强工作规范，大量采用电能量采集系统进行远程抄表，这样就能有效克服了传统的手工抄表，抄表员不到现场、估抄等问题。已经完成远程抄表的抄表终端系统与计算机连接，可实现数据的快速导入和导出，省去以往由收费员手工录入表码这一步，避免二次录入的差错，大大提高工作效率。同时，系统与SG186营销管理系统接口可快速计算客户电量、电费，并对客户电量异常发出报警，提示抄表员进行现场重新复核，减少抄表差错率。该系统还能实现客户电表信息、电价信息、地址信息、联系信息、用电信息、欠费信息等的查询。从技术上直接解决了漏抄、错抄、估抄等不良行为。电能计量的误差是产生于电能计量装置综合误差。为了避免误差的产生需要选择高精度、稳定性好的多功能智能型电能表。由于电子技术的发展，现在多功能智能型电子表已日趋完善，其误差较为稳定，且基本呈线性，具有四种电能计量和脉冲输出、失压记录、追补电量等智能监测控制其他智能管理功能，且过载能力强、功耗小。使用智能型多功能电子式电能表，在控制电量损耗的同时由于它精确程度高，也保证了用户的利益。
2供电企业设备管理导致的线损问题
供电设备主要由线路、变压器、低压线路、电动机、绝缘子、电能表等为供电服务的设施构成。由于资金问题，和历史遗留等问题，导致电网规划与布局不合理，变压器与其所带负荷不匹配，输配电变压器容量选择不当，高耗能配电变压器不能及时更换，变压器运行方式不科学等原因，造成的迂回供电、近电远送、变压器负荷运行、空载、轻载等情况，进而造成电能损耗增加。解决布局不合理问题主要是科学制订电网规划，合理配置输变电设备，经过技术经济比较优选设计方案，确保电网建设施工质量。合理选择变压器及输电线路，禁止淘汰型高耗能输变电设备进入电网，加强电网和用户无功补偿设备的配置，城乡公用变压器宜按照靠近负荷中心、小容量、密布点、短半径的要求进行设置。导线截面过大过小引起的线路轻载、空载或超负荷运行以及电力设备、线路老化引起的绝缘等级降低、阻抗增大、介质损耗、瓷瓶或瓷套泄漏增大等问题都容易导致线损增加。及时做好供电线路维护工作。做好大型用电单位的增容工作。定期进行夜间巡查，检查绝缘子和导线接头有没有打火现象产生。定期清理绝缘子上面的污垢，避免由于接触不良导致不必要的放电，损耗电量。电动机的绕组，以铜或者铝材料为导体时，当电流通过情况下，对电流呈现的特有阻力。电能在电力网传输中，必须克服导体的电阻。电动机需要建立并维持旋转磁场，才能正常运转，带动机械负荷作功。变压器需要建立并维持交变磁场，才能起到升降压和输送电能的作用。在交流电路系统中，电流通过电气设备，电气设备消耗系统的无功功率，建立并维持磁场的过程，即是电磁转换过程。在这电磁转换过程中，电气设备的铁芯中产生磁滞和涡流，使电气设备的铁芯温度升高和发热，从而产生电能损耗。因这种损耗是交流电在电气设备铁芯中建立和维持磁场作用而产生的，这种损耗与通过电气设备的电流大小无关，从而产生了电能损耗，这种损耗比较固定。不容易降低。变压器在工作中应该尽量避免三相电源的电压不对称。三相不平衡时，使变压器处于不对称的运行状态，导致变压器损耗加大的同时严重消耗电量。使变压器零序电流过大，局部金属件温度升高，甚至可以烧毁变压器。在无功耗电的状态下，造成直接的经济损失。为了达到三相负载的对称，应该把三组单相接户线应由同一电杆上引下，并且保持三组单相的接户线负载应尽可能保持平衡。在日常维护工作中定期测量三组接户线的负载，检查三相负载是否平衡，不平衡时应该立刻进行调整。减少配变台区供电半径范围，最多不超过500m，控制单相接户线的总长度，一般不得超过20m，单相负载电流超过10A时必须直接从三相四线制线路上引下，如距三相四线制线路较远，应重新架设三相四线制线路，来保证三相平衡。增加导线截面积及每相的分裂导线数，或采用耐高温线材。最近耐高温线材技术的进步，为减轻中短距离输电线的热稳定极限的限制提供了一条有效途径。采用耐高温线材的输电线传输的电流是普通铝包钢增强型导线的2～3倍，而它的截面直径与普通导线相同，不会增加杆塔等支撑结构的负担。在许多情况下，由于电压约束、稳定性约束和系统运行约束的限制，输电线路的运行容量远低于线路的热稳定极限。许多技术即针对如何提高输电容量的利用程度而被发明出来。当发生并联支路潮流或环路潮流问题时，调相器常被用来消除支路的热稳定限制。串联电容补偿是另一种远距离高压交流输电线路常用的提高输电容量的方法。现在人们利用大功率电力电子技术开发了一系列设备，统称为柔流输电设备，它可以使人们更好地利用输电线、电缆和变压器等相关设备的容量。达到节能降耗的目的。
3供电企业线损计算方法
输出线路损耗的计算公式：
P=12R
式中：P——损失功率，W；
I——负荷电流，A；
R——导线电阻，。
三相电力线路损耗计算公式：
P=PA+PB+PC=312R
电缆线路的电能损耗由导体电阻损耗、介质损耗、铅包损耗、钢铠损耗，组成。一般情况下介质损耗约为导体电阻损耗的1～3%，铅包损耗约为1．5%，钢铠损耗在三芯电缆中，如导线截面不大于185mm2，可忽略不计。电力电缆的电阻损耗，一般根据产品目录提供的交流电阻数据进行电能损耗的计算，在代表日电力电缆的损耗为：
W=3r01×24×10-3 (kW·h)
式中：0——电力电缆线路每相导体单位长度的电阻值，∕km；
1——电力电缆线路长度，km。
电网中功率消耗和运行电压的平方成反比，在输送相同功率时适当提高运行电压，即可以确保电压质量，也能降低损耗。在降低消耗工作中可以通过提高供电设备的功率因数，来减少无功电流的分量。从而改变公用变压器的功率因数，来给正在运行中的配电变压器进行合理的无功补偿，提高公用变压器的功率因数。平衡变压器运行的数量，保证变压器以最小功率运行。避免超负荷运行。线损的计算方法还有均平方根电流法和平均电流法。均方根电流法的物理依据是线路中流过的均方根电流所产生的电能损耗，相当于实际负荷在同一时期内所消耗的电能。它的计算公式应用均方根电流法计算，由于配电变压器的额定容量不能体现其实际用电量情况，因此对于没有实测负荷记录的配电变压器，用均方根电流核与变压器额定容量成正比的关系来计算一般不是完全符合实际负荷情况的。只可以借鉴作为线损推理的辅助数值。各分支线和各线段的均方根电流根据各负荷的均方根电流代数相加减而得到，而在一般情况下，实际系统各个负荷点的负荷曲线形状和功率因数都不相同，因此用负荷的均方根电流直接代数相加减来得到各分支线和各线段的均方根电流不尽合理。这是产生误差的主要原因。
结束语
通过上文的论述，我国供电企业的现状仍然存在着诸多的不足有待改善，我们必须从多角度，多方向共同努力，实现管理水平的改进与提升，有效降低损耗利国利民，控制线损、降低线损、实现电网经济运行是电力企业现代化管理的核心内容，促进我国供电企业线路的利用率，提高供电企业的经济效益。
参考文献
[1]周云丹．县级供电企业线损管理分析[J]．中国科技信息，2005
随着我国社会经济的发展，城市建设的步伐加快，用电负荷也快速增加高压、超高压交联电缆正被越来越广泛的使用。但是目前国内高压交联电缆通常采用单芯电缆，在电缆的安装使用过程中亦发现不少问题，本文对一起110kV电缆在进行交接验收试验时外护套烧毁事故进行原因分析。
1 事故概况
2011年9月，河北省某码头110kV电缆进线工程，该电缆型号规格YJLW03―64/110kV―1*630mm2，双回路，穿管敷设，每回长度约1500米，分三段做中间接头，每段电缆长度约500米，均采用交叉互联接地。电缆敷设安装结束按要求进行交接试验，试验单位为某供电局修试所。试验过程中，将两个回路中C相电缆并联进行交流耐压试验，电压升到128kV并持续约15分钟时，现场人员发现1#接头井、2#接头井内冒出大量烟雾，随即停止试验。经检查，发现1#、2#接头井内多根电缆外护套不同程度烧毁，其中两个C相电缆大约2米长度外护套几乎全部烧光，与之相邻几根电缆由于被引燃，也存在不同程度的烧毁情况。同时在该电缆线路其他检修井内也发现两根C相电缆外护套表面有多个击穿点。
图1
2 原因分析
2.1 高压电缆结构
由于高压电缆导体截面大，绝缘层较厚，如果成缆后再加上填充及外护套，电缆整体外径及重量会非常大，不利于生产加工及运输，施工难度也会很大，故国内高压电缆普遍采用单芯结构，其主要构成包括导体、导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽、缓冲阻水带、皱纹铝护套、非金属外护套（表面含半导电层），如图2所示
图2
2.2 高压电缆的接地方式
由图2可知，高压单芯电缆结构中，绝缘线芯外包覆有皱纹铝护套，铝护套一方面起径向阻水作用，另一方面在电缆正常运行时通过电容电流，当系统发生短路故障时为故障电流提供了回流通路。由于单芯高压电缆的特殊结构，当导体通过交变电流时，其产生的交变磁场与金属护套交链，在金属护套上会产生感应电压。该感应电压与电缆的长度、导体负荷电流、频率成正比关系，感应电压过高不仅会危及到人身的安全，还可能会击穿外护套绝缘。故此GB50127―2007《电力工程电缆设计规范》明确规定：交流单芯电缆线路正常感应电动势的最大值在未采取有效防止人员任意接触金属层的安全措施时，不得大于50V，其余情况不得大于300V。
为降低金属护套的感应电压，满足规范要求，同时避免单芯电缆金属护套两端接地时产生环流，不仅需要根据GB/T11017―2002《额定电压110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件》及GB/Z18890―2002《额定电压220kV交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件》标准要求，敷设后电缆外护套需通过直流10kV/1分钟耐压试验，而且根据实际情况来合理选择不同的接地方式，通常有单端接地、中间接地、交叉互联接地。
2.3 高压电缆的悬浮电压
由2.2可知，高压单芯电缆导体通过交变电流时，如果选择正确的接地方式后，金属护套对地感应电压很低，最高不超过300V。但是一旦高压单芯电缆金属护套未接地或接地方式被破坏，造成金属护套两端出现未接地现象，金属护套对地的感应电压就会改变为极高的悬浮电压，引发事故。
2.3.1 悬浮电压的计算
电缆本身是容性负载，导体与金属护套（或金属屏蔽）可以看作电容的两个极。高压单芯电缆外护套表面均包含有半导电层，其主要作为电缆外护套绝缘试验的一个电极，电缆敷设安装后，其外护套表面半导电层与地（金属支架等）产生良好接触时，如果电缆金属护套不接地，此时导体与金属护套间、金属护套与地间形成一个串联的电容分压器，假设导体与金属护套间电容为Ca，金属护套与地之间电容为Cb，如果导体上施加电压为U，则金属护套上会产生Ca、Cb对U的分压U悬浮，且每一点的电位相等，即悬浮电压U悬浮。于是有
（式1）
式1计算公式。另外电缆外护套表面半导电层由于种种原因与地（金属支架）未接触或接触不良时，如果电缆金属护套不接地，此时除了Ca、Cb外，还有金属护套与地及周围环境之间的空气杂散电容C空，则金属护套上产生Ca、Cb、C空对U的分压U悬浮1，此时Cb、C空
（式2）
串联后再与Ca串联分压，如果将Cb、C空串联后的电容看作Cx，于是有式2计算公式。式1中Ca、Cb根据厂家提供电缆结构参数，由电缆电容计算公式式3求取，此时电容是定量，悬浮电压主要与导体施加电压成正比。式2中Cx的计算需要根据电缆敷设现场实际空间求取C空，此时电容是变量，计算比较复杂，而且C空与Cb串联后电容变小，式2条件下计算出的悬浮电压数值要比式1条件下高。式3中，Di为电缆外径，Dc为导体外径。
（式3）
2.4 事故原因
现场调查得知，该电缆线路设计为交叉互联接地，电缆试验标准依据为GB50150―2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》，试验电压128kV，时间60分钟，谐振频率为20―300HZ。现场勘查发现，电缆接头井与检修井中电缆均放在金属支架上，但是外护套未能与金属支架良好接触，电缆线路两个终端的铝护套均良好接地，但是1#、2#接头井内电缆中间接头铝护套引出端未能与交叉互联箱进行联接，导致电缆线路在耐压试验过程中，1#接头井至2#接头井中间段电缆铝护套未接地，产生悬浮电压。假设该电缆敷设后，外护套半导电层与地（金属支架等）良好接触，此时该中间段电缆铝护套上产生的悬浮电压按照式1来计算，根据厂家提供电缆参数得知，导体与金属护套间电容为0.219μF/km，电缆外径为98.2mm，铝护套厚度为2mm，外护套厚度为4.5mm，真空介电常数ε0=8.86×10-3μF/km，外护套材料为聚乙烯的相对介电常数ε=2.3。根据式3则有Cb=6.28×8.86×10-3μF/km×2.3÷ln（98.2÷89.2）=1.331μF/km。如L为电缆实际长度，根据式1则有
而现场实际情况是电缆外护套半导电层未能与地（金属支架等）良好接触，则有U悬浮1产生，根据式2可知，由于Cx变小，故U悬浮1要几倍于18.08kV，由于C空与电缆实际使用空间有关，C空的取值越小，则U悬浮1越大。该金属护套上产生的U悬浮1已经远远超过外护套耐压试验所要求的10kV电压，过高的电压导致外护套击穿。外护套击穿后，由于电缆外护套半导电层未能与地良好接触，金属护套会对地进行放电，因此时电缆导体上仍然施加有电压，使得金属护套不断对地进行放电，并通过电缆外护套表面半导电层爬电连通到距离最近的接地电阻较小的金属支架或其他固定金具等有效接地点，产生弧光放电，导致电缆外护套起火燃烧，加上外护套采用的是易燃的聚乙烯材料，加大火势并引燃了临近电缆。发现情况后虽经及时处理，亦造成了多根电缆烧毁，只能进行更换，结果损失惨重。
3 预防措施
鉴于悬浮电压的危害性，故高压单芯电缆在进行交接试验或通电投运前，必须对电缆金属护套（金属屏蔽）的接地情况进行认真检查，并确保接地牢靠。另外由于铝芯电缆端子容易氧化，会导致端头接触电阻变大，应避免使用铝芯电缆作为接地线。
高压单芯电缆进行交接试验时，由于未带负荷，此时导体承载电流很小，即使金属护套（金属屏蔽）两端接地，环流亦可忽略不计。为确保试验时电缆金属护套接地，对采用单端接地或中间接地方式的线路，最好将电缆两端金属护套全部接地进行试验。对于采用交叉互联方式接地的线路，必须对整个线路认真检查，确保所有交叉互联箱、接地箱的正常连接后，方可进行试验。试验期间，派专人对试验电缆线路进行查看，发现异常情况，及时处理，避免发生事故。
电缆通电运行后，要经常对线路进行巡视检查，避免接地箱被盗或破坏后产生悬浮电压。如果发现电缆出现完全悬空状态，应立即停电进行处理，未停电时严禁直接用接地线接地来消除悬浮电压，除非有特殊保护装置才能临时处理，但是在停电后，亦必须按照原线路接地方式进行恢复。
参考文献：
[1]卓金玉.电力电缆设计原理[M].北京：机械工业出版社，1999.
[2]GB 50217―2007，电力工程电缆设计规范[S].
