基于環(huán)流測(cè)量的單芯電力電纜護(hù)套接地故障檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種單芯電力電纜護(hù)套接地故障檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種基于環(huán)流測(cè)量的單芯電力電纜護(hù)套接地故障檢測(cè)系統(tǒng)及方法，將針對(duì)單端接地、雙端接地和交叉互聯(lián)接地三種接地方式下的電纜護(hù)套進(jìn)行環(huán)流檢測(cè)，首先對(duì)電纜各種接地箱進(jìn)行加裝開關(guān)元件的改造使得每種接地方式在測(cè)量時(shí)都能方便安全地轉(zhuǎn)換為單端接地方式，然后在此狀態(tài)下測(cè)量護(hù)套環(huán)流值，根據(jù)單端接地方式下的故障護(hù)套環(huán)流回路的電路理論模型和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到在不同故障接地點(diǎn)下的環(huán)流特性，進(jìn)而進(jìn)行故障判斷并定位，整個(gè)過程檢測(cè)簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，可以在線檢測(cè)。
【專利說(shuō)明】基于環(huán)流測(cè)量的單芯電力電纜護(hù)套接地故障檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種單芯電力電纜護(hù)套接地故障檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種基于環(huán)流測(cè)量的單芯電力電纜護(hù)套接地故障檢測(cè)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]單芯結(jié)構(gòu)的電纜，從電磁學(xué)原理上這將必然引起金屬護(hù)套上出現(xiàn)感應(yīng)電壓，如果接地方式不當(dāng)，此感應(yīng)電壓會(huì)在金屬護(hù)套上形成很大的感應(yīng)電流，將導(dǎo)致電纜輸送電力的能力大大降低，并引起金屬護(hù)套發(fā)熱使主絕緣降低，縮短電纜的正常運(yùn)行壽命。國(guó)內(nèi)部分電力運(yùn)行部門根據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定了各自控制環(huán)流的標(biāo)準(zhǔn)，通常需要將環(huán)流控制在負(fù)荷電流的10%以內(nèi)或IOA以下。
[0003]一般對(duì)于短線路，金屬護(hù)套應(yīng)采用一端直接接地，另一端經(jīng)過電壓保護(hù)器接地；若線路稍長(zhǎng)，第一種接地方式感應(yīng)電勢(shì)無(wú)法滿足規(guī)范要求，水下電纜、輸送容量較小的電纜等可采取在線路兩端直接接地；對(duì)于長(zhǎng)線路，金屬護(hù)套應(yīng)在絕緣接頭處按規(guī)定的規(guī)則通過電纜交叉互連箱交叉換位，兩終端直接接地。
[0004]以上三種單芯電纜金屬護(hù)套的接地方式在運(yùn)行中須至少一點(diǎn)可靠接地，但因電纜金屬屏蔽層的外絕緣在鋪設(shè)時(shí)機(jī)械損傷或運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)后遭化學(xué)腐蝕、老鼠和蟻蟲的咬壞等造成金屬護(hù)套多點(diǎn)接地，導(dǎo)致其環(huán)流迅速增大以致威脅人身安全、損害電纜絕緣、縮短電纜壽命及降低電纜輸電能力。電纜金屬護(hù)套多點(diǎn)接地故障的監(jiān)測(cè)方法有測(cè)金屬護(hù)套絕緣電阻法、離線下的脈沖法、直流高壓閃絡(luò)法和沖擊高壓閃絡(luò)法等，但都不很理想且不能在線測(cè)量。環(huán)流法是通過監(jiān)測(cè)電纜金屬護(hù)套環(huán)流的變化判斷其是否出現(xiàn)接地故障并可對(duì)單點(diǎn)故障進(jìn)行定位，是在線測(cè)量方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種可以克服上述缺陷，可以進(jìn)行電纜接地故障檢測(cè)及定位的基于環(huán)流測(cè)量的單芯電力電纜護(hù)套接地故障檢測(cè)系統(tǒng)及方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]所述的基于環(huán)流測(cè)量的單芯電力電纜護(hù)套接地故障檢測(cè)系統(tǒng)，包括a、b、c三相，
a、b、c三相上分別設(shè)置多個(gè)護(hù)套，a、b、c三相的首端和末端接地，a、b、c三相的相鄰護(hù)套通過引出線交叉互聯(lián)，相鄰護(hù)套引出線和銅端子之間串聯(lián)電力開關(guān)設(shè)備后接地。
[0008]進(jìn)一步地優(yōu)選,a、b、c三相的末端分別通過開關(guān)(ka3)、開關(guān)(kb3)、開關(guān)(ke3)接地。
[0009]進(jìn)一步地優(yōu)選，a相護(hù)套包括護(hù)套(lal)、護(hù)套(Ia2)和護(hù)套(la3)，b相護(hù)套包括護(hù)套(lbl)、護(hù)套(Ib2)和護(hù)套(lb3)，c相護(hù)套包括護(hù)套(lel)、護(hù)套(1。2)和護(hù)套(1。3)，a相護(hù)套(Ial)的引出線與b相護(hù)套(Ib2)的引出線連接，a相護(hù)套(Ial)的引出線通過開關(guān)(kbl)和銅端子串聯(lián)后接地，b相護(hù)套(Ibl)的引出線與c相護(hù)套護(hù)套(1。2)的引出線連接，b相護(hù)套(Ibl)的弓丨出線通過開關(guān)(kd和銅端子串聯(lián)后接地，C相護(hù)套(Icl)的引出線與a相護(hù)套(Ial)的引出線連接，c相護(hù)套(Icl)的引出線通過開關(guān)(kal)和銅端子串聯(lián)后接地。
[0010]所述的基于環(huán)流測(cè)量的單芯電力電纜護(hù)套接地故障檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0011]步驟一，對(duì)兩端直接接地和交叉互聯(lián)接地方式下的電纜的一端直接接地箱做如下處理:在電纜護(hù)套引出線和接線箱銅端子間串聯(lián)電力開關(guān)類設(shè)備，平時(shí)開關(guān)閉合，護(hù)套在此可靠接地，當(dāng)檢測(cè)單芯電力電纜護(hù)套接地故障時(shí)，斷開所有開關(guān)，護(hù)套引出線在此懸空，對(duì)單端接地方式下的電纜不做類似處理；
[0012]步驟二，對(duì)所有交叉互聯(lián)保護(hù)接地箱做如下處理:在每個(gè)互層保護(hù)器上并聯(lián)一個(gè)開關(guān)元件，平時(shí)開關(guān)斷開，在檢測(cè)單芯電力電纜護(hù)套接地故障的過程中有需要時(shí)，閉合開關(guān)，使相應(yīng)交叉互聯(lián)引出線可靠接地；
[0013]步驟三，使兩端直接接地和交叉互聯(lián)接地的其中一端接地端懸空，即可以在步驟一的基礎(chǔ)上斷開加裝有開關(guān)的接地端，如此可以將三種接地方式的電纜的兩端分為接地端和非接地端，并令電纜接地端為首端，非接地端為末端；
[0014]步驟四，在電纜接地端處測(cè)量各回各相首端護(hù)套環(huán)流值，并同時(shí)測(cè)量各回各相運(yùn)行電流值；
[0015]步驟五，觀察各相環(huán)流值，正常情況下，各相環(huán)流應(yīng)接近于0，若某相出現(xiàn)環(huán)流較大情況，設(shè)該相為第η回χ相，即該相首端護(hù)套環(huán)流Isml>0，可以判斷該相護(hù)套及與其串聯(lián)的護(hù)套存在接地故障，可以進(jìn)而判斷其故障位置，判斷方式如下: [0016]I)對(duì)于單端接地方式，包括一接地端懸空的雙端接地方式，可以直接通過實(shí)驗(yàn)或仿真計(jì)算的方法找到在當(dāng)前運(yùn) 行電流下的Isnxl與故障點(diǎn)到接地端的距離的關(guān)系進(jìn)而判斷故障點(diǎn)位置；
[0017]2)對(duì)于交叉互聯(lián)接地方式需要做進(jìn)一步的檢測(cè)判斷，對(duì)故障相護(hù)套及其串聯(lián)護(hù)套共三段護(hù)套按由接地端到非接地端的順序分別編號(hào)為Iml，Inx2, Inx3，其檢測(cè)判斷步驟如下:
[0018]A、在Inxl與Inx2的交叉互聯(lián)保護(hù)接地點(diǎn)測(cè)量Inx2的環(huán)流Isnx2,若Isnx2 ^ 0，則可判斷故障點(diǎn)在Inxl上，將護(hù)套Inxl等效視為單端接地方式，按照判斷方式1)，找到Isnxl與故障點(diǎn)到接地端的距離的關(guān)系進(jìn)而判斷故障點(diǎn)位置，若Isnx2>0進(jìn)入步驟B ；
[0019]B、短接Inxl與Inx2的交叉互聯(lián)保護(hù)接地點(diǎn)的護(hù)套引出線和接地銅端子，使其可靠接地，設(shè)為新的接地端，重新測(cè)量此時(shí)Inx2的環(huán)流Isnx2，并作記錄，然后在Inxl與Inx2的交叉互聯(lián)保護(hù)接地點(diǎn)測(cè)量Inx3的環(huán)流Isnx3，若Isnx3 ^ 0，則可判斷故障點(diǎn)在Inx2上，將護(hù)套Inx2等效視為單端接地方式，按照判斷方式1)，找到Isnx2與故障點(diǎn)到接地端的距離的關(guān)系進(jìn)而判斷故障點(diǎn)位置，若Ism3>0進(jìn)入步驟C ；
[0020]C、此時(shí)以確定故障點(diǎn)在Inx3上，短接Inx2與Inx3的交叉互聯(lián)保護(hù)接地點(diǎn)的護(hù)套引出線和接地銅端子，使其可靠接地，設(shè)為新的接地端，重新測(cè)量此時(shí)Inx3的環(huán)流Isnx3，并作記錄，將護(hù)套Inx3等效視為單端接地方式，按照判斷方式1)，找到Isnx3與故障點(diǎn)到接地端的距離的關(guān)系進(jìn)而判斷故障點(diǎn)位置。
[0021]所述的步驟五中所述的判斷方式I)中的仿真計(jì)算方法如下:
[0022]A、先求出各回路電纜線芯運(yùn)行電流在故障護(hù)套單位長(zhǎng)度上產(chǎn)生的總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Es;
[0023]先求出某一編號(hào)為m的回路的線芯運(yùn)行電流在故障護(hù)套單位長(zhǎng)度上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Esm，設(shè)每回三相負(fù)載平衡，即Ima+Imb+Imc=0，該回各相線芯中心到故障護(hù)套中心的距離分別為Dsnia、Dsnib、Dsni。，若a (或b、c)相線芯中心到故障護(hù)套中心的距離為O，則令Dsnia (或Dsnib、Dsmc) =Rs，其中Rs為護(hù)套外半徑，那么Esm求解方程如下:
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種基于環(huán)流測(cè)量的單芯電力電纜護(hù)套接地故障檢測(cè)系統(tǒng)，包括a、b、c三相，其特征在于:a、b、c三相上分別設(shè)置多個(gè)護(hù)套，a、b、c三相的首端和末端接地，a、b、c三相的相鄰護(hù)套通過引出線交叉互聯(lián)，相鄰護(hù)套引出線和銅端子之間串聯(lián)電力開關(guān)設(shè)備后接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)流測(cè)量的單芯電力電纜護(hù)套接地故障檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的a、b、c三相的末端分別通過開關(guān)(ka3)、開關(guān)(kb3)、開關(guān)(ke3)接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)流測(cè)量的單芯電力電纜護(hù)套接地故障檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的a相護(hù)套包括護(hù)套(lal)、護(hù)套(Ia2)和護(hù)套(la3)，b相護(hù)套包括護(hù)套(lbl)、護(hù)套(Ib2)和護(hù)套(lb3)，c相護(hù)套包括護(hù)套(Icl)、護(hù)套(1。2)和護(hù)套(1。3)，&相護(hù)套(Ial)的引出線與b相護(hù)套(Ib2)的引出線連接，a相護(hù)套(Ial)的引出線通過開關(guān)(kbl)和銅端子串聯(lián)后接地，b相護(hù)套(Ibl)的引出線與c相護(hù)套護(hù)套(1。2)的引出線連接，b相護(hù)套(Ibl)的引出線通過開關(guān)(kd和銅端子串聯(lián)后接地，c相護(hù)套(Ica)的引出線與a相護(hù)套(Ial)的引出線連接，c相護(hù)套(Icl)的引出線通過開關(guān)(kal)和銅端子串聯(lián)后接地。
4.一種基于環(huán)流測(cè)量的單芯電力電纜護(hù)套接地故障檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，對(duì)兩端直接接地和交叉互聯(lián)接地方式下的電纜的一端直接接地箱做如下處理:在電纜護(hù)套引出線和接線箱銅端子間串聯(lián)電力開關(guān)類設(shè)備，平時(shí)開關(guān)閉合，護(hù)套在此可靠接地，當(dāng)檢測(cè)單芯電力電纜護(hù)套接地故障時(shí)，斷開所有開關(guān)，護(hù)套引出線在此懸空，對(duì)單端接地方式下的電纜不做類似處理； 步驟二，對(duì)所有交叉互聯(lián)保護(hù)接地箱做如下處理:在每個(gè)互層保護(hù)器上并聯(lián)一個(gè)開關(guān)元件，平時(shí)開關(guān)斷開，在檢測(cè)單芯電力電纜護(hù)套接地故障的過程中有需要時(shí)，閉合開關(guān)，使相應(yīng)交叉互聯(lián)引出線可靠接地；` 步驟三，使兩端直接接地和交叉互聯(lián)接地的其中一端接地端懸空，即可以在步驟一的基礎(chǔ)上斷開加裝有開關(guān)的接地端，如此可以將三種接地方式的電纜的兩端分為接地端和非接地端，并令電纜接地端為首端，非接地端為末端； 步驟四，在電纜接地端處測(cè)量各回各相首端護(hù)套環(huán)流值，并同時(shí)測(cè)量各回各相運(yùn)行電流值； 步驟五，觀察各相環(huán)流值，正常情況下，各相環(huán)流應(yīng)接近于O，若某相出現(xiàn)環(huán)流較大情況，設(shè)該相為第η回χ相，即該相首端護(hù)套環(huán)流Isnxl>0，可以判斷該相護(hù)套及與其串聯(lián)的護(hù)套存在接地故障，可以進(jìn)而判斷其故障位置，判斷方式如下: 1)對(duì)于單端接地方式，包括一接地端懸空的雙端接地方式，可以直接通過實(shí)驗(yàn)或仿真計(jì)算的方法找到在當(dāng)前運(yùn)行電流下的Isnxl與故障點(diǎn)到接地端的距離的關(guān)系進(jìn)而判斷故障點(diǎn)位置； 2)對(duì)于交叉互聯(lián)接地方式需要做進(jìn)一步的檢測(cè)判斷，對(duì)故障相護(hù)套及其串聯(lián)護(hù)套共三段護(hù)套按由接地端到非接地端的順序分別編號(hào)為lml，Inx2, Inx3，其檢測(cè)判斷步驟如下: A、在U與Inx2的交叉互聯(lián)保護(hù)接地點(diǎn)測(cè)量Inx2的環(huán)流Isnx2，若Isnx2^ O，則可判斷故障點(diǎn)在Inxl上，將護(hù)套Inxl等效視為單端接地方式，按照判斷方式1)，找到Isnxl與故障點(diǎn)到接地端的距離的關(guān)系進(jìn)而判斷故障點(diǎn)位置，若Isnx2>0進(jìn)入步驟B ； B、短接Inxl與Inx2的交叉互聯(lián)保護(hù)接地點(diǎn)的護(hù)套引出線和接地銅端子，使其可靠接地，設(shè)為新的接地端，重新測(cè)量此時(shí)Inx2的環(huán)流Isnx2，并作記錄，然后在Inxl與Inx2的交叉互聯(lián)保護(hù)接地點(diǎn)測(cè)量Inx3的環(huán)流Isnx3，若Isnx3 ^ O，則可判斷故障點(diǎn)在Inx2上，將護(hù)套Inx2等效視為單端接地方式，按照判斷方式1)，找到Isnx2與故障點(diǎn)到接地端的距離的關(guān)系進(jìn)而判斷故障點(diǎn)位置，若Isnx3>0進(jìn)入步驟C ； C、此時(shí)以確定故障點(diǎn)在Inx3上，短接Inx2與Inx3的交叉互聯(lián)保護(hù)接地點(diǎn)的護(hù)套引出線和接地銅端子，使其可靠接地，設(shè)為新的接地端，重新測(cè)量此時(shí)Inx3的環(huán)流Isnx3，并作記錄，將護(hù)套Inx3等效視為單端接地方式，按照判斷方式1)，找到Isnx3與故障點(diǎn)到接地端的距離的關(guān)系進(jìn)而判斷故障點(diǎn)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于環(huán)流測(cè)量的單芯電力電纜護(hù)套接地故障檢測(cè)方法，其特征在于:所述的步驟五中所述的判斷方式I)中的仿真計(jì)算方法如下: A、先求出各回路電纜線芯運(yùn)行電流在故障護(hù)套單位長(zhǎng)度上產(chǎn)生的總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Es; B、測(cè)量并計(jì)算得到護(hù)套單位長(zhǎng)度電阻值Ps和自電感匕、大地等效單位長(zhǎng)度漏阻Pe、接地端接地電阻值A(chǔ)、故障接地電阻值rf ； C、設(shè)接地端到故障點(diǎn)的距離為If，通過如下關(guān)系式:
1/IS= (r0+rf) /Es*lf+ ( P s+j ω Ls+ P e) /Es 得到If隨故障護(hù)套環(huán)流Is的變化規(guī)律，進(jìn)而根據(jù)Is求出If。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于環(huán)流測(cè)量的單芯電力電纜護(hù)套接地故障檢測(cè)方法，其特征在于:所述的步驟五中所述的判斷方式I)中的實(shí)驗(yàn)方法如下: A、選取具有代表性的實(shí)驗(yàn)護(hù)套，測(cè)量該護(hù)套上某穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)段的線芯運(yùn)行電流，進(jìn)而求得線芯運(yùn)行電流在故障護(hù)套單位長(zhǎng)度上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Es值； B、在該穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)段，結(jié)合工程實(shí)際人為制造故障點(diǎn)處于不同If的護(hù)套接地故障情況，并采樣其環(huán)流值Is; C、在測(cè)得不同的If及其對(duì)應(yīng)的13后，對(duì)下式做參數(shù)估計(jì): ` l/Is=a/Es*lf+3/Es 求得參數(shù)a與β后，已知Is和Es便可通過上式求得If。
【文檔編號(hào)】G01R31/02GK103698653SQ201310743698
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】劉興華, 咸日常, 孫學(xué)峰, 陳素紅, 朱鋒, 楊帆 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司淄博供電公司