摘要:本文介紹了礦井高壓動(dòng)力電纜絕緣故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用，分析了煤礦高壓供電系統(tǒng)作為高危行業(yè)的特殊性要求，供電系統(tǒng)高壓電纜在線監(jiān)測(cè)供電系統(tǒng)的絕緣狀況、實(shí)現(xiàn)預(yù)警、故障定位、接地選線功能，是供電管理的重要技術(shù)手段，闡述了系統(tǒng)特點(diǎn)及先進(jìn)性，實(shí)踐表明在系統(tǒng)應(yīng)用提高了企業(yè)機(jī)電管理人員電力系統(tǒng)的監(jiān)管水平，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞:電纜絕緣；預(yù)警；故障定位；接地選線

神東保德煤礦是國(guó)家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán)公司一座在山西省的大型煤炭生產(chǎn)基地，由原保德縣東關(guān)鎮(zhèn)煤礦和橋頭煤礦技術(shù)改造整合而成。井田南北走向長(zhǎng)14.0km，東西傾向?qū)?.7km，面積55.898km2。

由于生產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)，井上、下大量應(yīng)用高壓動(dòng)力電纜，電纜運(yùn)行直接影響煤礦的生產(chǎn)，一旦發(fā)生電纜故障，勢(shì)必引起采掘生產(chǎn)、礦井通風(fēng)、排水、壓風(fēng)等生產(chǎn)系統(tǒng)事故，造成了煤礦的重大生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡和其他次生災(zāi)害。目前每年做的電纜局放和耐壓試驗(yàn)，存在以下問(wèn)題:

一是從根本上不能體現(xiàn)電纜絕緣水平的真實(shí)情況；

二是耐壓試驗(yàn)是一種破壞性試驗(yàn)，試驗(yàn)的同時(shí)也是對(duì)電纜絕緣的破壞；三是隨著礦井對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高，不能長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)。

目前煤礦井上下高壓供電系統(tǒng)普遍應(yīng)用小電流接地系統(tǒng)、絕緣監(jiān)測(cè)裝置均不能解決上述問(wèn)題，是煤礦供電長(zhǎng)期存在的痛點(diǎn)。為此，自動(dòng)化改造保德煤礦供電裝置，保德煤礦一直希望在供電系統(tǒng)高壓電纜故障發(fā)生之前能夠給出報(bào)警信息，形成預(yù)警系統(tǒng)，提前采取措施去除隱患，避免突發(fā)短路造成大面積停電。另外，能夠快速準(zhǔn)確選線和判斷故障位置。以下為保德煤礦高壓動(dòng)力電纜絕緣故障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

1． 系統(tǒng)主要功能

①故障預(yù)警:實(shí)現(xiàn)對(duì)供電系統(tǒng)高壓電纜、接線盒、供配電設(shè)備等絕緣故障分黃色、橙色、紅色等級(jí)預(yù)警，屬于煤礦重大設(shè)備感知內(nèi)容，是智慧礦山建設(shè)基礎(chǔ)；②故障選線:根據(jù)行波原理，實(shí)現(xiàn)接地選線，可靠實(shí)現(xiàn)《煤礦規(guī)程》第453條選擇性單相接地保護(hù)，是小電流接地選線裝置的升級(jí)換代產(chǎn)品；

③故障測(cè)距:利用A型測(cè)距原理，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)測(cè)距，為迅速處理故障提供依據(jù)，防止次生災(zāi)害和擴(kuò)大事故；

④系統(tǒng)云服務(wù):提供足夠的用戶空間，用戶在任何時(shí)間、地點(diǎn)通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)情況，系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，方便歷史查看；

⑤當(dāng)?shù)毓δ?系統(tǒng)后臺(tái)安裝于主站內(nèi)，配置一次系統(tǒng)圖，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警、選線、測(cè)距的功能、實(shí)時(shí)顯示母線電壓、一次系統(tǒng)圖故障線路閃爍、彈窗報(bào)警、聲音報(bào)警；

⑥電子值班:實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，報(bào)警信息及工作狀態(tài)可通過(guò)發(fā)送短信息、APP推送至相關(guān)人員；

⑦遠(yuǎn)程技術(shù)支持:7×24h遠(yuǎn)程服務(wù)，實(shí)現(xiàn)故障波形輔助分析，系統(tǒng)程序遠(yuǎn)程升級(jí)；

⑧歷史存儲(chǔ):實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)信息，可查詢歷史數(shù)據(jù)等。

2 高壓動(dòng)力電纜絕緣故障系統(tǒng)應(yīng)用

保德煤礦應(yīng)用的煤礦高壓動(dòng)力電纜故障預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高壓供電故障預(yù)警、接地選線、故障測(cè)距等，避免重大供電事故，避免因高壓供電事故引

起水、火、瓦斯等重大礦井災(zāi)害事故，解決了供電系統(tǒng)維護(hù)管理多年來(lái)的難題[2]。系統(tǒng)主要有如下好處:

①提高了礦井供電系統(tǒng)自動(dòng)化水平，有計(jì)劃地提前采取措施，保證礦井設(shè)備運(yùn)行安全，保障了電網(wǎng)的可靠供電，避免了由于突發(fā)停電造成的經(jīng)濟(jì)損失。

②從故障選線、故障預(yù)警方面做到自動(dòng)化，大大提高了電力運(yùn)行人員的工作效率，原來(lái)人工查找故障點(diǎn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，通過(guò)安裝電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)警電纜故障，節(jié)省了大量的時(shí)間和人力，提高了工作效率。

③通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜的運(yùn)行狀態(tài)，提前預(yù)警電纜故障，電纜在故障前得到處理，及時(shí)修復(fù)或切換，增加了電纜的使用壽命，節(jié)省了生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本。可能使用20a的使用期限有可能增加到25a甚至更長(zhǎng)，大大節(jié)省了原材料成本。

④系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，施工安裝方便，可長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)重點(diǎn)站、重點(diǎn)設(shè)備、異常設(shè)備，系統(tǒng)配置靈活。不改變電纜運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)，不占用現(xiàn)有系統(tǒng)資源，在電纜接地導(dǎo)體上安裝高頻傳感器，安全可靠。

⑤采用行波故障定位測(cè)量法，實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜本體產(chǎn)生的絕緣薄弱點(diǎn)定位，定位精度可達(dá)±4．25m?？s短供電故障查找時(shí)間。采用高性能FPGA處理器，實(shí)現(xiàn)100Msps、14Bit分辨率的高速采樣、存儲(chǔ)。

3 絕緣監(jiān)測(cè)及絕緣故障定位產(chǎn)品

3.1絕緣監(jiān)測(cè)及絕緣故障定位產(chǎn)品

AIM-T系列工業(yè)用絕緣監(jiān)測(cè)儀

AIM-T系列絕緣監(jiān)測(cè)儀主要應(yīng)用在工業(yè)場(chǎng)所IT配電系統(tǒng)中，主要包括AIM-T300、AIM-T500和AIMT500L三款產(chǎn)品，均適用于純交流、純直流以及交直流混合的系統(tǒng)。

其中AIM-T300適用于450V以下的交流、直流以及交直流混合系統(tǒng)，AIM-T500適用于800V以下的交流、直流以及交直流混合系。AIM-T500L相比AIM-T500增加了絕緣故障定位功能。

3.2絕緣故障定位產(chǎn)品

工業(yè)用絕緣故障定位產(chǎn)品配合AIM-T500L絕緣監(jiān)測(cè)儀使用，主要包括ASG200測(cè)試信號(hào)發(fā)生器，AIL200-12絕緣故障定位儀，AKH-0.66L系列電流互感器，適用于出線回路較多的IT配電系統(tǒng)。

3.3絕緣監(jiān)測(cè)耦合儀

絕緣監(jiān)測(cè)耦合儀配合AIM-T500絕緣監(jiān)測(cè)儀使用，主要包括ACPD100，ACPD200，適用于交流電壓高于690V，直流電壓高于800V的IT配電系統(tǒng)。

4 技術(shù)參數(shù)

4.1絕緣監(jiān)測(cè)儀技術(shù)參數(shù)

5  結(jié)論

保德煤礦高壓動(dòng)力電纜絕緣故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成功應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修的手段之一，系統(tǒng)對(duì)在運(yùn)行電壓下對(duì)電纜的絕緣狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，真實(shí)反映電纜的絕緣水平。自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)狀態(tài)下，依據(jù)大量的數(shù)據(jù)以及判據(jù)的數(shù)模分析，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用云服務(wù)功能將電纜故障預(yù)警信息上傳至多用戶云空間，設(shè)備管理人員可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，使礦井機(jī)電負(fù)責(zé)人實(shí)時(shí)了解變電站內(nèi)電纜運(yùn)行狀況信息，確定電纜運(yùn)行狀態(tài)，做到故障前的實(shí)時(shí)預(yù)警、選線和測(cè)距，實(shí)現(xiàn)電纜的狀態(tài)檢修，大大減少人工巡查。提高礦井機(jī)電管理人員電力系統(tǒng)的監(jiān)管水平，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。