新型自修复式充油电缆高分子填充物的研发与 CNR220-134

这个项目要解决什么背景问题？

充油电缆绝缘油状态直接决定其运行寿命。传统人工巡检模式下，一条12公里110kV充油电缆线路完整巡检需3名检修人员连续工作2天，夜间及恶劣天气作业风险高。2023年春季专项检查中，某供电局发现两处接头渗油缺陷因发现滞后导致停电抢修，单次直接经济损失超40万元，亟需在线监测装置替代人工抄录。

现场存在哪些具体问题？

• 人工巡检每月仅2次，瞬时油压波动或微量渗漏无法及时捕捉，异常发现平均滞后约72小时。
• 纸质台账格式不一，历史数据难以纵向比对，劣化趋势分析依赖个人经验。
• 沟道内潮湿凝露，夏季温度超50℃，普通电子设备故障率高、测量漂移明显。
• 不同厂家终端结构尺寸差异大，现有装置接口不匹配，单点安装耗时超4小时。
• 告警依赖后台人工查看曲线，无自动推送，夜间异常次日才发现。

本项目的创新目标是什么？

围绕油压、油温及微量渗漏三项核心状态量攻关：单点采集时间由15分钟压缩至3分钟内且无需到场；建立自动记录链路，数据无缺失并生成时序曲线；设置分级告警阈值，异常2分钟内通过短信及App推送，异常发现由小时级缩短至分钟级。

技术方案如何实现？

装置由前端采集单元、中继传输模块和后台分析软件组成。采集单元采用高精度采样配合自适应数字滤波算法，在强工频磁场下保持0.5%以内准确度，与主控电路经3kV隔离变压器耦合。主控芯片内置油压越限判别和油温变化率计算程序，可本地完成初步判断；内置大容量存储，通信中断时可保存90天分钟级数据并自动补传。通信支持有线以太网和低功耗无线组网两种模式。后台软件部署于值班室服务器，具备阈值设定、历史查询、报表导出及告警推送功能，预留标准接口对接调度监控系统。装置从照明回路取电，适应AC/DC 85V至265V，整机功耗不超1.5W，外壳适应防尘防水要求。传感器部分通过45kV工频耐压试验，局部放电量小于5pC。

创新亮点有哪些？

• 高精度抗干扰采集：自适应滤波算法解决强电磁干扰下微小油压变化测量难题，分辨率达0.001MPa。
• 本地异常预判：主控芯片内置判别程序，通信中断时也能现场声光告警。
• 双模通信自适应：支持有线与无线组网，单点安装时间由4小时缩至1.5小时。
• 全隔离安全设计：3kV隔离电压、45kV工频耐压、局放小于5pC三重保障，确保过电压时装置不成为新故障点。
• 免维护长效运行：整机功耗1.5W，宽温域工业级元器件，设计寿命不低于8年，无需更换电池或定期校准。

落地应用效果如何？

装置已在某供电局两条110kV充油电缆线路部署12个监测点，涵盖终端、中间接头及低点排油阀。自2023年6月投运以来持续在线超10个月，无设备故障导致的数据中断，累计采集有效数据约52万条，自动告警7次，其中2次经核实为密封圈老化引起的微量渗油，均在发展为泄漏事故前完成处理。以一条线路为例，此前每月2次人工巡检（每次3人耗时2天），现仅需每季度外观检查一次（2小时）。系统自动绘制的油压趋势曲线清晰反映季节性温度影响规律，为差异化巡检提供数据支撑。2024年1月寒潮期间，系统提前预警某终端油压异常波动，班组及时补油，避免了电缆绝缘击穿事故。

常见问题

问：该装置安装是否需要停电作业？
答：传感器采用带电作业方式安装，通过专用夹具固定在电缆终端或接头壳体外部，无需打开电缆本体或中断线路运行，单点约1.5小时。

问：装置在电缆沟道积水情况下能否正常工作？
答：采集单元外壳满足防尘防水要求，安装位置通常高于沟道底部300mm以上。若存在短期积水风险，可选用加长引线将主控单元抬高安装。

问：后台软件能否与供电局现有生产管理系统对接？
答：软件预留标准数据接口，支持Modbus TCP或OPC UA协议对接，实际对接时由双方技术人员协商确定数据点表。

Q：该创新成果的适用场景有哪些？

A：本成果适用于电力系统各类相关作业场景，包括但不限于变电站运维、输电线路检修、配电作业等。

Q：与传统方案相比，主要优势是什么？

A：主要优势体现在作业效率提高、安全风险降低、操作便捷性增强等方面。

Q：后续是否有升级计划？

A：将根据现场应用反馈持续改进改进，进一步提升性能和适用性。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。