引言

电力电缆是电力系统最基本的组成部分，对整个电力系统极其重要。我国66kV及以上电压等级的高压电缆多采用带有金属护层的单芯电缆。通常情况下，高压电缆金属护层的接地方式有两种，一种是单芯电缆金属护层一端保护接地，另一端直接接地；由于没有形成环路，此时金属护层中没有感应环流，接地线中只有电容电流，电容电流一般很小(一般小于10A)。第二种是三相采用交叉互联的方式进行接地，此时金属护层产生的感应电流按设计规程要求须小于运行电流的10％。

当电缆外护层因敷设时可能产生的机械损伤以及运行过程中可能出现的化学腐蚀、鼠害使电缆外护套多点损坏，导致金属护层多点接地，与大地形成环流。金属护层环流的增大会引起电缆发热，损耗剧增，从而影响电缆的载流能力。严重时可能威胁电力系统网的运行安全。相反，如果电缆接地系统由于某种原因未能有贴片电感器效接地，金属护层上的感应电压就会升高。电缆的长度越长，电缆的负载电流越大则感应电压越高，最高感应电压可以达到上万伏。严重威胁运行检修人员的人身安全，过高的感应电压也会击穿电缆的绝缘外护套，并在击穿点持续放电可能会引起火灾发生，造成电网停电事故。

一、电力电缆护层绝缘检测手段分析

1.现有护层绝缘检测手段分析

传统的监测手段主要是通过停电测量护层绝缘电阻或带电用钳型电流表测量护层循环电流。近年来，为了提高输电线路的可靠性指标，高压电缆停电检修的机会越来越少。由于地下电缆所处的环境复杂，采用传统的手工测量护层循环电流越来越困难。所以，有必要研制出一套智能化的高压电缆护层绝缘在线监测系统,以提高工作效率和防止电力事故发生。

2.高压电缆线路护层循环电流与护层绝缘之间的关系分析

2.1 护层循环电流与护层绝缘之间的关系

通常短线路单芯电缆的金属护层采用一端直接接地和另一端经间隙或保护电阻接地的方式（如图1示），长线路单芯电缆金属护层模压电感器则采用三相分段交叉互联两端接地的方式（如图2示）。但当线路单芯电缆的金属护层出现两点或多点接地时就会在金属护层中形成环流，环流的大小与电缆相应的长度，导体中电流大小有关。当金属护层中环流较大时严重时可能会达到主电流的50%以上，环流损耗会使金属护层发热，破坏电缆的主绝缘，威胁电缆运行安全。 所以，在高压电缆的实际运行中，电缆芯线运行电流http://www.szfpc.net/大功率电感是否超负荷、主绝缘及护层绝缘是否存在缺陷，都可以从电缆金属护层循环电流的变化反映出来。若能实时监测运行电缆金属护层的循环电流指标，对于避免电缆长期过载运行，负荷调节，安全运行维护等方面都具有重要意义。

2.2 护层循环电流理论计算

如前所述高压电缆金属护层接地方式主要有单端接地和交叉互联接地。对于长电缆线路，有时也采用这两种接地方式的组合，如图1及图2所示，他们的等值电路如图3所示。

图1 金属护层单端接地系统