一種高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法
2023-05-18 09:06:51 3
一種高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法
【專利摘要】本發明公開了一種高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法，主要包括：對交叉互聯接地方式連線圖進行建模，建立電纜交叉互聯接地電流計算的數學模型：利用電纜交叉互聯接地電流計算的數學模型進行編程後，對電纜護套接地電流進行計算；基於電纜護套接地電流的計算結果，分析高壓電纜護套接地電流；基於高壓電纜護套接地電流的分析結果，分析接地電流系統故障。本發明所述高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法，可以克服現有技術中適用範圍小、精度低和使用不方便等缺陷，以實現適用範圍大、精度高和使用方便的優點。
【專利說明】一種高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電纜維護【技術領域】，具體地，涉及一種高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法。
【背景技術】
[0002]隨著城市的發展，110 kV及以上單芯高壓電力電纜應用的數量急劇增加，電纜負荷日益增大，大量單芯電纜的運行所帶來的電纜金屬護套接地電流問題越來越受到人們的關注。為了降低電纜護套上的感應電壓，使之不會過大，工程中要將電纜護套分段接地，以限制感應電壓的大小。但是，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接地電流，這將對電纜輸電線路帶來兩大主要危害，因此，高壓電纜金屬護套必須採用正確的接地方式，確保將環流減至最小，滿足正常運行要求。
[0003]通過研究分析高壓電纜金屬護套接地電流與其接地方式、排列方式、負荷狀態以及運行狀態的關係，建立單芯電纜護套接地電流計算的數學模型，使用Visual Basic編制相應程序，從而根據已知的電纜基本參數和排列情況就可以計算出電纜護套接地電流的大小，為高壓電纜的運行監測提供理論依據和參考數據。因此，單芯高壓電纜接地系統狀態評價策略研究的軟體實現也是非常可行的。
[0004]目前，抑制電纜護套感應電壓的方法主要為電纜護套接地。常見的接地方式主要有三種，即單端接地、雙端接地和交叉互聯接地。目前，國內外的單芯高壓電力電纜均廣泛採用三段式交叉互聯接地方式。
[0005]同時，根據以上三種連接方式又衍生出來許多改進型的連接方式，如分段交叉互聯、改進型分段交叉互聯、連續型交叉互聯和混合型系統，這些都是基於交叉互聯接地方式的連接。
[0006]現階段對於交聯聚乙烯電纜的研究，特別是對其金屬護套接地電流的研究還很不深入，存在著許多局限性:電力電纜線路長度較短，一般都在I公裡左右；金屬護層感應電壓和環流的計算主要用於電纜施工而不是電纜故障的判別；雙端接地和單端接地系統研究較多，對常用的交叉互聯接地的數學模型建立和分析較少。
[0007]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在適用範圍小、精度低和使用不方便等缺陷。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在於，針對上述問題，提出一種高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法，以實現適用範圍大、精度高和使用方便的優點。
[0009]為實現上述目的，本發明採用的技術方案是:一種高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法，主要包括:
a、對交叉互聯接地方式連線圖進行建模，建立電纜交叉互聯接地電流計算的數學模
型:b、利用電纜交叉互聯接地電流計算的數學模型進行編程後，對電纜護套接地電流進行計算;
c、基於電纜護套接地電流的計算結果，分析高壓電纜護套接地電流；
d、基於高壓電纜護套接地電流的分析結果，分析接地電流系統故障。
[0010]進一步地，在步驟d之後，還包括:
e、基於接地電流系統故障的分析結果，建立狀態評價策略。
[0011]進一步地,在步驟e中,所述狀態評價策略具體包括:
在A、B、C相接地電流之間的大小趨勢與軟體的電流計算值相對應,斷定該電纜的接地系統處於正常工作狀態。
[0012]進一步地，在步驟a中，進行建模時，需全面考慮所有影響單芯電纜金屬護套接地電流的主要因素，主要包括電纜護套的首末端接地電阻、三相護套各自的自阻抗、大地漏電阻、電纜線芯負荷電流引起的護套感應電壓以及護套接地電流和大地漏電流引起的護套感應電壓，忽略不重要因素；確立數學模型中等值電路的各個參數及其影響因素和物理意義；
建立不同類型電纜故障、接地方式、線路類型情況下接地電流監測分析的關聯模型，其中電纜故障主要分析了電纜單相短路故障、電纜外絕緣破損、交叉互聯換位失敗故障以及交叉互聯箱進水故障，接地方式包括單端接地、雙端接地和交叉互聯接地。
[0013]進一步地，在步驟b中，具體包括:
建立單端接地和交叉互聯接地的電路模型；
採用Visual Basic對計算進行編程。
[0014]進一步地,所述採用Visual Basic對計算進行編程的操作,具體包括:
設置兩種電纜護套材料，確定程序中所有已知參數以及其單位、取值範圍；
在程序中設置一些中間變量，以觀察已知參數變化時的各個中間變量的變化情況；根據以下推導公式，利用Visual Basic編制高斯消元法的程序解，最後求得電纜護套接地電流的幅值:
【權利要求】
1.一種高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法，其特徵在於，主要包括: a、對交叉互聯接地方式連線圖進行建模，建立電纜交叉互聯接地電流計算的數學模型: b、利用電纜交叉互聯接地電流計算的數學模型進行編程後，對電纜護套接地電流進行計算; C、基於電纜護套接地電流的計算結果，分析高壓電纜護套接地電流； d、基於高壓電纜護套接地電流的分析結果，分析接地電流系統故障。
2.根據權利要求1所述的高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法，其特徵在於，在步驟d之後，還包括: e、基於接地電流系統故障的分析結果，建立狀態評價策略。
3.根據權利要求2所述的高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法，其特徵在於，在步驟e中,所述狀態評價策略具體包括: 在A、B、C相接地電流之間的大小趨勢與軟體的電流計算值相對應,斷定該電纜的接地系統處於正常工作狀態。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法，其特徵在於，在步驟a中，進行建模時，需全面考慮所有影響單芯電纜金屬護套接地電流的主要因素，主要包括電纜護套的首末端接地電阻、三相護套各自的自阻抗、大地漏電阻、電纜線芯負荷電流引起的護套感應電壓以及護套接地電流和大地漏電流引起的護套感應電壓，確立數學模型中等值電路的各個參數及其影響因素和物理意義； 建立不同類型電纜故障、接地方式、線路類型情況下接地電流監測分析的關聯模型，其中電纜故障主要分析了電纜單相短路故障、電纜外絕緣破損、交叉互聯換位失敗故障以及交叉互聯箱進水故障，接地方式包括單端接地、雙端接地和交叉互聯接地。
5.根據權利要求1-3中任一項所述的高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法，其特徵在於，在步驟b中，具體包括: 建立單端接地和交叉互聯接地的電路模型； 採用Visual Basic對計算進行編程。
6.根據權利要求5所述的高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法，其特徵在於，所述採用Visual Basic對計算進行編程的操作，具體包括: 設置兩種電纜護套材料，確定程序中所有已知參數以及其單位、取值範圍； 在程序中設置一些中間變量，以觀察已知參數變化時的各個中間變量的變化情況； 根據以下推導公式，利用Visual Basic編制高斯消元法的程序解，最後求得電纜護套接地電流的幅值:
7.根據權利要求6所述的高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法，其特徵在於，電纜護套材質為鉛護套，內外徑分別為107mm、11 Imm ;電纜為110KV和220KV電纜；試驗電壓頻率45~65Hz ;試驗電壓幅值768kV。
8.根據權利要求1-3中任一項所述的高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法，其特徵在於，在步驟c中，對高壓電纜護套接地電流的分析結果，主要包括: 高壓電纜採用交叉互聯方式進行敷設時，金屬護層上承受的電壓小於等電纜長度下採用水平排列方式進行敷設時的電壓值； 交叉互聯方式下的感應電壓最大值出現在交叉互聯換位處； 如果採用品字形排列時，交叉互聯三段長度相等，則三個交叉互聯段上感應出來的電壓向量合為零，金屬護層上沒有接地電流流過。
9.根據權利要求1-3中任一項所述的高壓交聯聚乙烯電纜接地電流機理與故障分析方法，其特徵在於，在步驟d中，所述分析接地電流系統故障的操作，具體包括: 工程中電纜常常出現的故障主要有四種，分別為電纜單相短路故障、電纜絕緣護層破壞、交叉互聯換位失敗和交叉互聯箱進水； 電纜單相短路主要分為兩種情況，一種情況為電纜引出的架空線或者站內線路發生短路，另一種情況為電纜主絕緣擊穿以後造成的電纜交叉互聯段內的單相短路； 根據三相電纜護套接地電流的突然增大判斷電纜在該線路上可能發生的單相短路故障；根據電纜線路某個交叉互聯段內接地電流的增大情況來判斷該交叉互聯段內發生的外絕緣破壞故障。
【文檔編號】G06F19/00GK103792467SQ201410063988
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月25日 優先權日:2014年2月25日
【發明者】胡春江, 溫定筠, 孫亞明, 張凱, 張廣東, 江峰, 楊志華, 王曉飛, 楊照光, 吳玉碩, 高立超 申請人:國家電網公司, 國網甘肅省電力公司, 國網甘肅省電力公司電力科學研究院