摘要:本文介紹了礦井高壓動力電纜絕緣故障監測系統應用，分析了煤礦高壓供電系統作為高危行業的特殊性要求，供電系統高壓電纜在線監測供電系統的絕緣狀況、實現預警、故障定位、接地選線功能，是供電管理的重要技術手段，闡述了系統特點及先進性，實踐表明在系統應用提高了企業機電管理人員電力系統的監管水平，提高企業經濟效益和社會效益。

關鍵詞:電纜絕緣；預警；故障定位；接地選線

神東保德煤礦是國家能源集團神東煤炭集團公司一座在山西省的大型煤炭生產基地，由原保德縣東關鎮煤礦和橋頭煤礦技術改造整合而成。井田南北走向長14.0km，東西傾向寬5.7km，面積55.898km2。

由于生產系統的特點，井上、下大量應用高壓動力電纜，電纜運行直接影響煤礦的生產，一旦發生電纜故障，勢必引起采掘生產、礦井通風、排水、壓風等生產系統事故，造成了煤礦的重大生產經濟損失、人員傷亡和其他次生災害。目前每年做的電纜局放和耐壓試驗，存在以下問題:

一是從根本上不能體現電纜絕緣水平的真實情況；

二是耐壓試驗是一種破壞性試驗，試驗的同時也是對電纜絕緣的破壞；三是隨著礦井對供電可靠性的要求越來越高，不能長期在線監測。

目前煤礦井上下高壓供電系統普遍應用小電流接地系統、絕緣監測裝置均不能解決上述問題，是煤礦供電長期存在的痛點。為此，自動化改造保德煤礦供電裝置，保德煤礦一直希望在供電系統高壓電纜故障發生之前能夠給出報警信息，形成預警系統，提前采取措施去除隱患，避免突發短路造成大面積停電。另外，能夠快速準確選線和判斷故障位置。以下為保德煤礦高壓動力電纜絕緣故障系統的設計方案。

1． 系統主要功能

①故障預警:實現對供電系統高壓電纜、接線盒、供配電設備等絕緣故障分黃色、橙色、紅色等級預警，屬于煤礦重大設備感知內容，是智慧礦山建設基礎；②故障選線:根據行波原理，實現接地選線，可靠實現《煤礦規程》第453條選擇性單相接地保護，是小電流接地選線裝置的升級換代產品；

③故障測距:利用A型測距原理，實現故障點測距，為迅速處理故障提供依據，防止次生災害和擴大事故；

④系統云服務:提供足夠的用戶空間，用戶在任何時間、地點通過瀏覽器訪問現場的系統監測情況，系統歷史數據存儲，方便歷史查看；

⑤當地功能:系統后臺安裝于主站內，配置一次系統圖，實現故障預警、選線、測距的功能、實時顯示母線電壓、一次系統圖故障線路閃爍、彈窗報警、聲音報警；

⑥電子值班:實現無人值守，報警信息及工作狀態可通過發送短信息、APP推送至相關人員；

⑦遠程技術支持:7×24h遠程服務，實現故障波形輔助分析，系統程序遠程升級；

⑧歷史存儲:實現實時存儲信息，可查詢歷史數據等。

2 高壓動力電纜絕緣故障系統應用

保德煤礦應用的煤礦高壓動力電纜故障預警監測系統，實現高壓供電故障預警、接地選線、故障測距等，避免重大供電事故，避免因高壓供電事故引

起水、火、瓦斯等重大礦井災害事故，解決了供電系統維護管理多年來的難題[2]。系統主要有如下好處:

①提高了礦井供電系統自動化水平，有計劃地提前采取措施，保證礦井設備運行安全，保障了電網的可靠供電，避免了由于突發停電造成的經濟損失。

②從故障選線、故障預警方面做到自動化，大大提高了電力運行人員的工作效率，原來人工查找故障點費時費力，通過安裝電纜在線監測系統自動預警電纜故障，節省了大量的時間和人力，提高了工作效率。

③通過實時監測電纜的運行狀態，提前預警電纜故障，電纜在故障前得到處理，及時修復或切換，增加了電纜的使用壽命，節省了生產運營成本。可能使用20a的使用期限有可能增加到25a甚至更長，大大節省了原材料成本。

④系統裝置結構緊湊，施工安裝方便，可長期監測重點站、重點設備、異常設備，系統配置靈活。不改變電纜運行方式和結構，不占用現有系統資源，在電纜接地導體上安裝高頻傳感器，安全可靠。

⑤采用行波故障定位測量法，實現對電纜本體產生的絕緣薄弱點定位，定位精度可達±4．25m。縮短供電故障查找時間。采用高性能FPGA處理器，實現100Msps、14Bit分辨率的高速采樣、存儲。

3 絕緣監測及絕緣故障定位產品

3.1絕緣監測及絕緣故障定位產品

AIM-T系列工業用絕緣監測儀

AIM-T系列絕緣監測儀主要應用在工業場所IT配電系統中，主要包括AIM-T300、AIM-T500和AIMT500L三款產品，均適用于純交流、純直流以及交直流混合的系統。

其中AIM-T300適用于450V以下的交流、直流以及交直流混合系統，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絕緣故障定位產品

工業用絕緣故障定位產品配合AIM-T500L絕緣監測儀使用，主要包括ASG200測試信號發生器，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。

3.3絕緣監測耦合儀

絕緣監測耦合儀配合AIM-T500絕緣監測儀使用，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。

4 技術參數

4.1絕緣監測儀技術參數

5  結論

保德煤礦高壓動力電纜絕緣故障監測系統的成功應用是實現狀態檢修的手段之一，系統對在運行電壓下對電纜的絕緣狀態進行檢測，真實反映電纜的絕緣水平。自動連續監測狀態下，依據大量的數據以及判據的數模分析，監測系統利用云服務功能將電纜故障預警信息上傳至多用戶云空間，設備管理人員可以實現遠程監控，使礦井機電負責人實時了解變電站內電纜運行狀況信息，確定電纜運行狀態，做到故障前的實時預警、選線和測距，實現電纜的狀態檢修，大大減少人工巡查。提高礦井機電管理人員電力系統的監管水平，提高企業經濟效益和社會效益。