一种雷电流入地时二次电缆的安全性能分析方法技术

本发明专利技术涉及一种雷电流入地时二次电缆的安全性能分析方法，采用傅里叶变换对雷电流进行频域分解，通过计算各频率成分下二次电缆屏蔽层电流和转移阻抗，得到二次电缆端部的芯皮电位差；雷电冲击时二次电缆绝缘性能测试方法，即通过给二次电缆绝缘层施加不同上升沿的冲击电压，测试二次电缆的伏秒特性；通过比较二次电缆的芯皮电位差和伏秒特性曲线的相对位置来评估雷击时二次电缆的安全性能。本发明专利技术专利给出的雷电流入地时二次电缆端部的芯皮电位差计算方法计算精度较高，提出的基于芯皮电位差计算数据和伏秒特性试验数据的二次电缆安全性能评估方法，简单实用。简单实用。简单实用。

【技术实现步骤摘要】
一种雷电流入地时二次电缆的安全性能分析方法


[0001]本专利技术专利涉及变电站二次电缆的安全性能分析方法，尤其是雷电流入地时二次电缆的安全性能分析方法。

技术介绍

[0002]变电站接地网直接影响电力系统的安全运行。二次电缆芯线连接一次设备和继电保护设备，外皮连接接地网。当变电站遭受雷击时，接地网地电位升引起二次电缆电磁干扰，引起继电保护设备误动、拒动或损坏，因此计算雷击故障时二次电缆的电磁干扰及其评估其安全性具有重要意义。目前，现有工作均为工频短路时二次电缆的安全性能评估，尚没有雷击故障时二次电缆的安全性能评估方法。由于雷电流含有较多的频率分量，且二次电缆在冲击电压下的击穿特性与工频电压不同，这种状况导致不能简单用工频电压下二次电缆的安全性能来预测雷击时二次电缆的安全性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术专利给出了雷电流入地时二次电缆的芯皮电位差计算方法，给出了雷电冲击时二次电缆绝缘性能测试方法，并提出了一种雷电流入地时二次电缆安全性能评估方法。
[0004]本专利技术的技术方案：一种雷电流入地时二次电缆的安全性能分析方法，采用傅里叶变换对雷电流进行频域分解，通过计算各频率成分下二次电缆屏蔽层电流和转移阻抗，得到二次电缆端部的芯皮电位差；雷电冲击时二次电缆绝缘性能测试方法，即通过给二次电缆绝缘层施加不同上升沿的冲击电压，测试二次电缆的伏秒特性；通过比较二次电缆的芯皮电位差和伏秒特性曲线的相对位置来评估雷击时二次电缆的安全性能。
[0005]优选的，具体包括以下步骤：(1)对雷电流进行频域分解；(2) 在CDEGS软件中设置激励源为峰值1A，频率f
i (1≤i≤n)的雷电流，计算单位幅值下二次电缆屏蔽层电流I
1i
；(3) 将I
1i
与A
i
相乘得到频率f
i
的屏蔽层电流I
i
，将所有频率分量的电流I
i
相加即可得到二次电缆总屏蔽层电流；(4) 计算各频率f
i (1≤i≤n)下的转移阻抗Z
T
(f
i
)；(5) 将I
i
与Z
T
(f
i
)相乘得到频率f
i
时的芯皮电位差U
i
，将所有频率的芯皮电位差U
i
相加即可得到二次电缆总芯皮电位差；(6) 二次电缆的伏秒特性测试；(7) 通过比较二次电缆的芯皮电位差和伏秒特性测试曲线的相对位置来评估雷击时二次电缆的安全性能。
[0006]优选的，所述步骤(1)采用傅里叶变换对注入变电站接地网的雷电流进行频域分解。
[0007]优选的，采用傅里叶变换对雷电流进行频域分解包括(a) 在CDEGS软件中建立模型；(b)对注入变电站接地网的雷电流进行频域分解，得到频率f1，f2…
f
n
和对应的幅值A1，A2…
A
n
，n取12。
[0008]优选的，所述步骤(a)中的模型包括二次电缆、接地网和土壤模型。
[0009]优选的，所述步骤(4)中计算公式为：其中σ为二次电缆屏蔽层电导率，r
e
和r
i
分别屏蔽层外半径和内半径，Δ为屏蔽层厚度，μ为屏蔽层磁导率，δ为频率为f
i
时的趋肤深度，j为虚数单位，R0为考虑趋敷效应后单位长度电阻。
[0010]优选的，二次电缆的伏秒特性测试具体为：将二次电缆屏蔽层剥离，二次电缆芯线加上升沿可变的冲击电压，试验得到二次电缆击穿电压
‑
加压时间的关系曲线即二次电缆的伏秒特性曲线。
[0011]优选的，剥离长度为5cm~ 10cm。
[0012]优选的，步骤（8）若二次电缆芯皮电位差低于其伏秒特性曲线，则二次电缆较安全。
[0013]优选的，步骤（8）若二次电缆芯皮电位差高于其伏秒特性曲线，则二次电缆较危险，需要采取防护措施降低芯皮电位差。
[0014]本专利技术的有益效果：本专利技术专利给出的雷电流入地时二次电缆端部的芯皮电位差计算方法计算精度较高，提出的基于芯皮电位差计算数据和伏秒特性试验数据的二次电缆安全性能评估方法，简单实用。
附图说明
[0015]图1为步骤(7)伏秒特性测试示意图；图2为二次电缆与接地网相对布置图；其中：1为升压变压器，2为高压硅堆，3为高压限流电阻，4为整流电容，5为放电电阻，6为触发火花隙，7为两电极火花隙，8为可调波头电阻，9为波尾电阻，10为测试电缆，11为支柱绝缘子。
具体实施方式
[0016]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提
下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0017]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0018]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0019]在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0020]为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雷电流入地时二次电缆的安全性能分析方法，其特征在于，采用傅里叶变换对雷电流进行频域分解，通过计算各频率成分下二次电缆屏蔽层电流和转移阻抗，得到二次电缆端部的芯皮电位差；雷电冲击时二次电缆绝缘性能测试方法，即通过给二次电缆绝缘层施加不同上升沿的冲击电压，测试二次电缆的伏秒特性；通过比较二次电缆的芯皮电位差和伏秒特性曲线的相对位置来评估雷击时二次电缆的安全性能。2.根据权利要求1所述的一种雷电流入地时二次电缆的安全性能分析方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)对雷电流进行频域分解；(2) 在CDEGS软件中设置激励源为峰值1A，频率f
i (1≤i≤n)的雷电流，计算单位幅值下二次电缆屏蔽层电流I
1i
；(3) 将I
1i
与A
i
相乘得到频率f
i
的屏蔽层电流I
i
，将所有频率分量的电流I
i
相加即可得到二次电缆总屏蔽层电流；(4) 计算各频率f
i (1≤i≤n)下的转移阻抗Z
T
(f
i
)；(5) 将I
i
与Z
T
(f
i
)相乘得到频率f
i
时的芯皮电位差U
i
，将所有频率的芯皮电位差U
i
相加即可得到二次电缆总芯皮电位差；(6) 二次电缆的伏秒特性测试；(7) 通过比较二次电缆的芯皮电位差和伏秒特性测试曲线的相对位置来评估雷击时二次电缆的安全性能。3.根据权利要求1所述的一种雷电流入地时二次电缆的安全性能分析方法，其特征在于，所述步骤(1)采用傅里叶变换对注入变电站接地网的雷电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜军，殷彦增，龚乐乐，沈辰，佟智勇，郭猛，刘钊，齐红斌，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司国网河北省电力有限公司保定供电分公司，
类型：发明
国别省市：