基于環(huán)流測量的單芯電力電纜護套接地故障檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種單芯電力電纜護套接地故障檢測領域，特別涉及一種基于環(huán)流測量的單芯電力電纜護套接地故障檢測系統(tǒng)，包括a、b、c三相，其特征在于：a、b、c三相上分別設置多個護套，a、b、c三相的首端和末端接地，a、b、c三相的相鄰護套通過引出線交叉互聯(lián)，相鄰護套引出線和銅端子之間串聯(lián)電力開關設備后接地。本實用新型可以根據(jù)單端接地方式下的故障護套環(huán)流回路的電路理論模型和實驗數(shù)據(jù)得到在不同故障接地點下的環(huán)流特性，進而進行故障判斷并定位，整個過程檢測簡單，計算量小，可在線檢測。
【專利說明】基于環(huán)流測量的單芯電力電纜護套接地故障檢測系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種單芯電力電纜護套接地故障檢測領域，特別涉及一種基于環(huán)流測量的單芯電力電纜護套接地故障檢測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]單芯結構的電纜，從電磁學原理上這將必然引起金屬護套上出現(xiàn)感應電壓，如果接地方式不當，此感應電壓會在金屬護套上形成很大的感應電流，將導致電纜輸送電力的能力大大降低，并引起金屬護套發(fā)熱使主絕緣降低，縮短電纜的正常運行壽命。國內部分電力運行部門根據(jù)經(jīng)驗制定了各自控制環(huán)流的標準，通常需要將環(huán)流控制在負荷電流的10%以內或IOA以下。
[0003]一般對于短線路，金屬護套應采用一端直接接地，另一端經(jīng)過電壓保護器接地；若線路稍長，第一種接地方式感應電勢無法滿足規(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；對于長線路，金屬護套應在絕緣接頭處按規(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套的接地方式在運行中須至少一點可靠接地，但因電纜金屬屏蔽層的外絕緣在鋪設時機械損傷或運行時間長后遭化學腐蝕、老鼠和蟻蟲的咬壞等造成金屬護套多點接地，導致其環(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。電纜金屬護套多點接地故障的監(jiān)測方法有測金屬護套絕緣電阻法、離線下的脈沖法、直流高壓閃絡法和沖擊高壓閃絡法等，但都不很理想且不能在線測量。環(huán)流法是通過監(jiān)測電纜金屬護套環(huán)流的變化判斷其是否出現(xiàn)接地故障并可對單點故障進行定位，是在線測量方法。
實用新型內容
[0005]根據(jù)以上現(xiàn)有技術的不足，本實用新型要解決的技術問題是:提供一種可以克服上述缺陷，可以進行電纜接地故障檢測及定位的基于環(huán)流測量的單芯電力電纜護套接地故障檢測系統(tǒng)。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]所述的基于環(huán)流測量的單芯電力電纜護套接地故障檢測系統(tǒng)，包括a、b、c三相，其特征在于:a、b、c三相上分別設置多個護套，a、b、c三相的首端和末端接地，a、b、c三相的相鄰護套通過引出線交叉互聯(lián)，相鄰護套引出線和銅端子之間串聯(lián)電力開關設備后接地。
[0008]進一步地優(yōu)選，a、b、c三相的末端分別通過開關ka3、開關kb3、開關ke3接地。
[0009]進一步地優(yōu)選，a相護套包括護套Ial、護套Ia2和護套la3，b相護套包括護套lbl、護套Ib2和護套lb3，c相護套包括護套Icl、護套1。2和護套U，a相護套Ial的引出線與b相護套Ib2的引出線連接，a相護套Ial的引出線通過開關kbl和銅端子串聯(lián)后接地，b相護套Ibl的引出線與c相護套護套1。2的引出線連接，b相護套Ibl的引出線通過開關L和銅端子串聯(lián)后接地，C相護套Ica的引出線與a相護套Ial的引出線連接，C相護套Icl的引出線通過開關kal和銅端子串聯(lián)后接地。
[0010]本實用新型所具有的有益效果是:
[0011]所述的基于環(huán)流測量的單芯電力電纜護套接地故障檢測系統(tǒng)將針對單端接地、雙端接地和交叉互聯(lián)接地三種接地方式下的電纜護套進行環(huán)流檢測，通過對電纜各種接地箱進行加裝開關元件使得每種接地方式在測量時都能方便安全地轉換為單端接地方式，然后在此狀態(tài)下測量護套環(huán)流值，根據(jù)單端接地方式下的故障護套環(huán)流回路的電路理論模型和實驗數(shù)據(jù)得到在不同故障接地點下的環(huán)流特性，進而進行故障判斷并定位。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的交叉互聯(lián)接地方式下的待測電纜示例圖；
[0013]圖2為本實用新型的示例電纜的護套Ia2的環(huán)流回路等效電路模型；
[0014]其中，Ial>la2、la3、lb1、lb2、lb3、1。1、1。2、lc3、護套；ka1、kbl、kcl> ka2、kb2、kc2> ka3、kb3、1?、開關。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本實用新型的實施例做進一步描述:
[0016]如圖1所示， 本實用新型所述的基于環(huán)流測量的單芯電力電纜護套接地故障檢測系統(tǒng)，包括a、b、c三相，其特征在于:a、b、c三相上分別設置多個護套，a、b、c三相的首端和末端接地，a、b、c三相的相鄰護套通過引出線交叉互聯(lián)，相鄰護套引出線和銅端子之間串聯(lián)電力開關設備后接地。a、b、c三相的末端分別通過開關ka3、開關kb3、開關ke3接地。a相護套包括護套Ial、護套Ia2和護套la3，b相護套包括護套Ibl、護套Ib2和護套lb3，c相護套包括護套U、護套1。2和護套1。3，a相護套Ial的引出線與b相護套Ib2的引出線連接，a相護套Ial的引出線通過開關kbl和銅端子串聯(lián)后接地，b相護套Ibl的引出線與c相護套護套Ic2的引出線連接，b相護套Ibl的引出線通過開關L和銅端子串聯(lián)后接地，c相護套Icl的引出線與a相護套Ial的引出線連接，c相護套Icl的引出線通過開關kal和銅端子串聯(lián)后接地。
[0017]基于環(huán)流測量的單芯電力電纜護套接地故障檢測方法，包括以下步驟:
[0018]步驟一，對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:在電纜護套引出線和接線箱銅端子間串聯(lián)電力開關類設備，平時開關閉合，護套在此可靠接地，當檢測單芯電力電纜護套接地故障時，斷開所有開關，護套引出線在此懸空，對單端接地方式下的電纜不做類似處理；
[0019]步驟二，對所有交叉互聯(lián)保護接地箱做如下處理:在每個互層保護器上并聯(lián)一個開關元件，平時開關斷開，在檢測單芯電力電纜護套接地故障的過程中有需要時，閉合開關，使相應交叉互聯(lián)引出線可靠接地；
[0020]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上斷開加裝有開關的接地端，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；
[0021]步驟四，在電纜接地端處測量各回各相首端護套環(huán)流值，并同時測量各回各相運行電流值；
[0022]步驟五，觀察各相環(huán)流值，正常情況下，各相環(huán)流應接近于0，若某相出現(xiàn)環(huán)流較大情況，設該相為第η回X相，即該相首端護套環(huán)流Isml>0，可以判斷該相護套及與其串聯(lián)的護套存在接地故障，可以進而判斷其故障位置，判斷方式如下:
[0023]1)對于單端接地方式，包括一接地端懸空的雙端接地方式，可以直接通過實驗或仿真計算的方法找到在當前運行電流下的Isnxl與故障點到接地端的距離的關系進而判斷故障點位置；
[0024]2)對于交叉互聯(lián)接地方式需要做進一步的檢測判斷，對故障相護套及其串聯(lián)護套共三段護套按由接地端到非接地端的順序分別編號為Iml，Inx2, Inx3，其檢測判斷步驟如下:
[0025]A、在Inxl與Inx2的交叉互聯(lián)保護接地點測量Inx2的環(huán)流Isnx2,若Isnx2 ^ 0，則可判斷故障點在Inxl上，將護套Inxl等效視為單端接地方式，按照判斷方式I)，找到Isnxl與故障點到接地端的距離的關系進而判斷故障點位置，若Isnx2>0進入步驟B ；
[0026]B、短接Inxl與Inx2的交叉互聯(lián)保護接地點的護套引出線和接地銅端子，使其可靠接地，設為新的接地端，重新測量此時Inx2的環(huán)流Isnx2，并作記錄，然后在Inxl與Inx2的交叉互聯(lián)保護接地點測量Inx3的環(huán)流Isnx3，若Isnx3 ^ 0，則可判斷故障點在Inx2上，將護套Inx2等效視為單端接地方式，按照判斷方式I)，找到Isnx2與故障點到接地端的距離的關系進而判斷故障點位置，若Ism3>0進入步驟C ；
[0027]C、此時以確定故障點在Inx3上，短接Inx2與Inx3的交叉互聯(lián)保護接地點的護套引出線和接地銅端子，使 其可靠接地，設為新的接地端，重新測量此時Inx3的環(huán)流Isnx3，并作記錄，將護套Inx3等效視為單端接地方式，按照判斷方式1)，找到Isnx3與故障點到接地端的距離的關系進而判斷故障點位置。
[0028]所述的步驟五中所述的判斷方式I)中的仿真計算方法如下:
[0029]A、先求出各回路電纜線芯運行電流在故障護套單位長度上產(chǎn)生的總的感應電動勢Es;
[0030]先求出某一編號為m的回路的線芯運行電流在故障護套單位長度上的感應電動勢Esm，設每回三相負載平衡，即Ima+Imb+Im。= 0，該回各相線芯中心到故障護套中心的距離分別為Dsma、Dsfflb, Dsmc,若a(或b、c)相線芯中心到故障護套中心的距離為0，則令Dsma(或Dsmb> Dsmc) = Rs，其中Rs為護套外半徑，那么Esni求解方程如下:
[0031 ] Esni = j ω μ / (2 ) * [In (Dsma/Dsmb) Imb+ln (Dsma/Dsmc) ImJ
[0032]同理，按上述方法可求出各回線芯運行電流在故障護套單位長度上的感應電動勢，設總的回路數(shù)為M，則各回路電纜線芯運行電流在故障護套單位長度上產(chǎn)生的總的感應電動勢:
【權利要求】
1.一種基于環(huán)流測量的單芯電力電纜護套接地故障檢測系統(tǒng)，包括a、b、c三相，其特征在于:a、b、c三相上分別設置多個護套，a、b、c三相的首端和末端接地，a、b、c三相的相鄰護套通過引出線交叉互聯(lián)，相鄰護套引出線和銅端子之間串聯(lián)電力開關設備后接地。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于環(huán)流測量的單芯電力電纜護套接地故障檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的a、b、c三相的末端分別通過開關ka3、開關kb3、開關ke3接地。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于環(huán)流測量的單芯電力電纜護套接地故障檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的a相護套包括護套Ial、護套Ia2和護套la3，b相護套包括護套Ibl、護套Ib2和護套lb3，c相護套包括護套Ica、護套1。2和護套U，a相護套Ial的引出線與b相護套Ib2的引出線連接，a相護套Ial的引出線通過開關kbl和銅端子串聯(lián)后接地，b相護套Ibl的引出線與c相護套護套1。2的引出線連接，b相護套Ibl的引出線通過開關L和銅端子串聯(lián)后接地，c相護套Icl的引出線與a相護套Ial的引出線連接，c相護套Icl的引出線通過開關kal和銅端子串聯(lián)后接地。
【文檔編號】G01R31/02GK203811728SQ201320881236
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權日:2013年12月30日
【發(fā)明者】劉興華, 咸日常, 孫學峰, 陳素紅, 朱鋒, 楊帆 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司淄博供電公司