一种高压单芯电缆护层环流测试方法技术

本发明专利技术公开一种高压单芯电缆护层环流测试方法。该方法包括：判断三相单芯电缆的工作状态；当状态为故障状态，确定故障电缆金属护层单元及其故障点；根据各相电缆的线电流、各相电缆对故障电缆金属护层单元的互感系数及故障护层单元的长度确定故障护层单元的感应电压；根据故障点及感应电压确定第一、第二故障护层感应电压；根据故障点确定第一、第二电阻参数；基于电磁感应确定第一、第二阻抗参数；根据第一故障护层感应电压、故障点对应的电缆线电压、第一电阻参数、第一阻抗参数确定第一故障护层环流；根据第二故障护层感应电压、故障点对应的电缆线电压、非故障电缆金属护层单元的感应电压、第二电阻参数及第二阻抗参数确定第二故障护层环流。定第二故障护层环流。定第二故障护层环流。

【技术实现步骤摘要】
一种高压单芯电缆护层环流测试方法


[0001]本专利技术实施例涉及输电设备监测领域，特别是一种高压单芯电缆护层环流测试方法。

技术介绍

[0002]由于近年来我国经济和电力行业的快速发展，很多发达城市高压电缆规模均超过800km，老旧电缆线路、电缆架空线混合线路、新投运电缆线路等共同组成了一个大规模、高复杂度的城市电缆线路网络。而电缆线路安全运维的相关技术相对滞后，电缆线路故障造成的故障修复时间长、经济损失大、社会影响面广。不同于架空线路，电力电缆具有多层金属结构，这也造成短路故障下各层金属结构之间的电气关系更加复杂。多回线路同通道的情况，线路之间会相互影响，线路复杂的敷设环境使得定量计算愈加复杂。
[0003]对于交流电缆，其运行过程中线芯电流会发出交变的磁场，由于电磁感应，电缆的金属护套上会出现感应电压，若其金属护套形成闭合回路，将产生金属护套环流。为保障电网运维人员的安全及电缆系统的稳定运行，电缆金属护套感应电压的幅值在相关的电缆设计规程中都作出了限制。根据相关电力规程，高压交流单芯电缆未对其金属护套采取能有效安全的接地措施时，除接地位置外，金属护套上任一点的感应电压幅值都应不超过50V；设有安全装置时感应电压幅值不得超过300V。若超过安全阈值，不仅存在安全隐患、还可能损坏电缆设备，如外护套击穿，影响电缆安全运行。护套内产生的环流会造成能量损耗，环流损耗形成热源，导致电缆散热条件变差、载流量降低，最终将影响电缆线路的使用寿命，因此对于护层环流的测试是十分必要的。
[0004]现有技术中多是通过毕奥萨伐尔算法计算护层环流，这样得到的护层环流的精确度较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种高压单芯电缆护层环流测试方法，以实现精确测量护层环流。
[0006]本专利技术实施例提供了一种高压单芯电缆护层环流测试方法，该方法应用于高压单芯电缆仿真平台，所述高压电缆仿真平台包括三相高压单芯电缆、第一直接接地箱、第二直接接地箱及两个交叉互联接地箱；各相所述高压单芯电缆包括沿轴向方向依次排布的线芯导体、主绝缘层及电缆金属护层；所述电缆金属护层包括三段相等的电缆金属护层单元；各所述电缆金属护层单元之间包括线芯中间接头；不同段的所述电缆金属护层单元通过所述两个交叉互联接地箱与所述第一直接接地箱、所述第二直接接地箱构成三个电缆金属护层回路；
[0007]所述高压单芯电缆护层环流测试方法，包括：
[0008]判断三相高压单芯电缆的工作状态；
[0009]当所述三相高压电缆的工作状态为故障状态时，确定故障电缆金属护层单元及所述故障电缆金属护层单元的故障点；
[0010]根据各相所述高压单芯电缆的线芯线电流、各相所述高压单芯电缆的线芯导体对所述故障电缆金属护层单元的互感系数及所述故障电缆金属护层单元的长度确定所述故障电缆金属护层单元的感应电压；
[0011]根据所述故障电缆金属护层单元的故障点及所述感应电压确定第一故障护层感应电压及第二故障护层感应电压；
[0012]根据各相所述高压单芯电缆的线芯线电流、各相所述高压单芯电缆的线芯导体对各非故障电缆金属护层单元的互感系数及各非故障电缆金属护层单元的长度确定非故障电缆金属护层单元的感应电压；
[0013]根据所述故障电缆金属护层单元的故障点确定第一回路中的第一电阻参数及基于电磁感应确定所述第一回路中的第一阻抗参数；根据所述故障电缆金属护层单元的故障点确定第二回路中的第二电阻参数及基于电磁感应确定所述第二回路中的第二阻抗参数；其中，所述第一回路包括故障高压单芯电缆的线芯导体、第一故障电缆金属护层单元及所述第一直接接地箱；所述第二回路包括所述故障高压单芯电缆的线芯导体、第二故障电缆金属护层单元、电缆金属回路中其他的电缆金属护层单元及所述第二直接接地箱；所述第一故障电缆金属护层单元与所述第二故障电缆金属护层单元构成故障电缆金属护层单元；
[0014]根据所述第一故障护层感应电压、所述故障电缆金属护层单元对应的高压单芯电缆的线电压、所述第一电阻参数、所述第一阻抗参数确定第一故障护层环流；根据所述第二故障护层感应电压、所述故障电缆金属护层单元对应的高压单芯电缆的线电压、所述非故障电缆金属护层单元的感应电压、所述第二电阻参数及所述第二阻抗参数确定第二故障护层环流。
[0015]可选的，还包括：
[0016]当所述三相高压单芯电缆的工作状态为正常状态时，根据各相所述高压单芯电缆的线芯线电流、各相所述高压单芯电缆的线芯导体对各所述电缆金属护层单元的互感参数、各所述电缆金属回路中的电阻参数及阻抗参数确定正常状态下的护层环流。
[0017]可选的，基于电磁感应确定所述第一回路中的第一阻抗参数，包括：
[0018]获取所述故障电缆金属护层单元的内径及外径；
[0019]基于电磁感应确定第一阻抗表达式及第一互阻抗表达式；
[0020]根据所述第一阻抗表达式、所述故障电缆金属护层的内径及外径确定所述第一回路中的自阻抗参数；
[0021]根据所述第一互阻抗表达式、所述故障电缆金属护层的内径及外径确定所述第一回路中的互阻抗参数；其中，所述第一阻抗参数包括所述第一回路中的自阻抗参数及所述第一回路中的互阻抗参数。
[0022]可选的，基于电磁感应确定所述第二回路中的第二阻抗参数，包括：
[0023]获取所述故障电缆金属护层单元的内径及外径；
[0024]基于电磁感应确定第二阻抗表达式；
[0025]根据所述第二阻抗表达式、所述故障电缆金属护层的内径及外径确定所述第二回路中的自阻抗参数；
[0026]根据所述第一互阻抗表达式、所述故障电缆金属护层的内径及外径确定所述第二回路中的互阻抗参数；其中，所述第二阻抗参数包括所述第二回路中的自阻抗参数及所述
第二回路中的互阻抗参数。
[0027]可选的，基于电磁感应确定第一阻抗表达式及第一互阻抗表达式，具体为：
[0028][0029]其中，第一阻抗表达式(1)中的X(I
S
)为所述第一回路中的自阻抗参数；r3为所述故障电缆金属护层的外径；r2为所述故障电缆金属护层的内径；μ0为磁导率；f为频率；
[0030][0031]其中，第一互阻抗表达式(2)中的X(I
s
/I
R
)为所述第一回路中的互阻抗参数；r3为所述故障电缆金属护层的外径；r2为所述故障电缆金属护层的内径；μ0为磁导率；f为频率。
[0032]6、根据权利要求5所述的高压单芯电缆护层环流测试方法，其特征在于，基于电磁感应确定第二阻抗表达式，具体为：
[0033][0034]其中，第二阻抗表达式(3)中的X(I
R
)为所述第二回路中的自阻抗参数；r3为所述故障电缆金属护层的外径；r2为所述故障电缆金属护层的内径；μ0为磁导率；f为频率。
[0035]可选的，根据所述故障电缆金属护层单元的故障点确定第一回路中的第一电阻参数及第二回路中的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压单芯电缆护层环流测试方法，其特征在于，应用于高压单芯电缆仿真平台，所述高压电缆仿真平台包括三相高压单芯电缆、第一直接接地箱、第二直接接地箱及两个交叉互联接地箱；各相所述高压单芯电缆包括沿轴向方向依次排布的线芯导体、主绝缘层及电缆金属护层；所述电缆金属护层包括三段相等的电缆金属护层单元；各所述电缆金属护层单元之间包括线芯中间接头；不同段的所述电缆金属护层单元通过所述两个交叉互联接地箱与所述第一直接接地箱、所述第二直接接地箱构成三个电缆金属护层回路；所述高压单芯电缆护层环流测试方法，包括：判断三相高压单芯电缆的工作状态；当所述三相高压电缆的工作状态为故障状态时，确定故障电缆金属护层单元及所述故障电缆金属护层单元的故障点；根据各相所述高压单芯电缆的线芯线电流、各相所述高压单芯电缆的线芯导体对所述故障电缆金属护层单元的互感系数及所述故障电缆金属护层单元的长度确定所述故障电缆金属护层单元的感应电压；根据所述故障电缆金属护层单元的故障点及所述感应电压确定第一故障护层感应电压及第二故障护层感应电压；根据各相所述高压单芯电缆的线芯线电流、各相所述高压单芯电缆的线芯导体对各非故障电缆金属护层单元的互感系数及各非故障电缆金属护层单元的长度确定非故障电缆金属护层单元的感应电压；根据所述故障电缆金属护层单元的故障点确定第一回路中的第一电阻参数及基于电磁感应确定所述第一回路中的第一阻抗参数；根据所述故障电缆金属护层单元的故障点确定第二回路中的第二电阻参数及基于电磁感应确定所述第二回路中的第二阻抗参数；其中，所述第一回路包括故障高压单芯电缆的线芯导体、第一故障电缆金属护层单元及所述第一直接接地箱；所述第二回路包括所述故障高压单芯电缆的线芯导体、第二故障电缆金属护层单元、电缆金属回路中其他的电缆金属护层单元及所述第二直接接地箱；所述第一故障电缆金属护层单元与所述第二故障电缆金属护层单元构成故障电缆金属护层单元；根据所述第一故障护层感应电压、所述故障电缆金属护层单元对应的高压单芯电缆的线电压、所述第一电阻参数、所述第一阻抗参数确定第一故障护层环流；根据所述第二故障护层感应电压、所述故障电缆金属护层单元对应的高压单芯电缆的线电压、所述非故障电缆金属护层单元的感应电压、所述第二电阻参数及所述第二阻抗参数确定第二故障护层环流。2.根据权利要求1所述的高压单芯电缆护层环流测试方法，其特征在于，还包括：当所述三相高压单芯电缆的工作状态为正常状态时，根据各相所述高压单芯电缆的线芯线电流、各相所述高压单芯电缆的线芯导体对各所述电缆金属护层单元的互感参数、各所述电缆金属回路中的电阻参数及阻抗参数确定正常状态下的护层环流。3.根据权利要求2所述的高压单芯电缆护层环流测试方法，其特征在于，基于电磁感应确定所述第一回路中的第一阻抗参数，包括：获取所述故障电缆金属护层单元的内径及外径；基于电磁感应确定第一阻抗表达式及第一互阻抗表达式；根据所述第一阻抗表达式、所述故障电缆金属护层的内径及外径确定所述第一回路中
的自阻抗参数；根据所述第一互阻抗表达式、所述故障电缆金属护层的内径及外径确定所述第一回路中的互阻抗参数；其中，所述第一阻抗参数包括所述第一回路中的自阻抗参数及所述第一回路中的互阻抗参数。4.根据权利要求3所述的高压单芯电缆护层环流测试方法，其特征在于，基于电磁感应确定所述第二回路中的第二阻抗参数，包括：获取所述故障电缆金属护层单元的内径及外径；基于电磁感应确定第二阻抗表达式；根据所述第二阻抗表达式、所述故障电缆金属护层的内径及外径确定所述第二回路中的自阻抗参数；根据所述第一互阻抗表达式、所述故障电缆金属护层的内径及外径确定所述第二回路中的互阻抗参数；其中，所述第二阻抗参数包括所述第二回路中的自阻抗参数及所述第二回路中的互阻抗参数。5.根据权利要求4所述的高压单芯电缆护层环流测试方法，其特征在于，基于电磁感应确定第一阻抗表达式及第一互阻抗表达式，具体为：其中，第一阻抗表达式(1)中的X(I
S
)为所述第一回路中的自阻抗参数；r3为所述故障电缆金属护层的外径；r2为所述故障电缆金属护层的内径；μ0为磁导率；f为频率；其中，第一互阻抗表达式(2)中的X(I
s
/I
R
)为所述第一回路中的互阻抗参数；r3为所述故障电缆金属护层的外径；r2为所述故障电缆金属护层的内径；μ0为磁导率；f为频率。6.根据权利要求5所述的高压单芯电缆护层环流测试方法，其特征在于，基于电磁感应确定第二阻抗表达式，具体为：其中，第二阻抗表达式(3)中的X(I
R
)为所述第二回路中的自阻抗参数；r3为所述故障电缆金属护层的外径；r2为所述故障电缆金属护层的内径；μ0为磁导率；f为频率。7.根据权利要求6所述的高压单芯电缆护层环流测试方法，其特征在于，根据所述故障电缆金属护层单元的故障点确定第一回路中的第一电阻参数及第二回路中的第二电阻参数，具体为：R
A1S
＝(R
co
+R
so
)*L
x
R
A1R
+R
B2
+R
C3
＝R
co
*L
x
+R
so
*(L1‑
L
x
)其中，R
A1S
为第一回路中的第一电阻参数；R
co
为高压单芯电缆的线芯导体单位长度的电阻；R
so
为金属护层单元单位长度的电阻；L
x
为故障金属护层单元的故障点到故障金属护层单元首端的距离；L1为电缆金属护层回路中金属护层单元的总距离；R
A1R
+R
B2
+R
C3
为第二回路中的第二电阻参数。
8.根据权利要求7所述的高压单芯电缆护层环流测试方法，其特征在于，根据各相所述高压单芯电缆的线芯线电流、各相所述高压单芯电缆对所述故障电缆金属护层单元的互感系数及所述故障电缆金属护层单元的长度确定所述故障电缆金属护层单元的感应电压，具体为：U
A1
＝
‑
jw(I
A
L
AA
+I
B
M
AB
+I
C
M
AC
)l
A1
；其中，若以电缆金属护单元A1发生故障为例，U
A1
为故障电缆金属护层单元A1的感应电压；I
A
、I
B
、I
C
分别为指A相高压单芯电缆、B相高压单芯电缆和高压单芯电缆C的线芯电流；LAA为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨挺，何浩辉，何文，洪浚轩，叶钜芬，李欢，严俊韬，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司东莞供电局，
类型：发明
国别省市：