CN101359028B - 电缆绝缘泄漏电流的测量方法 - Google Patents

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本发明涉及到电缆绝缘泄漏电流的测量技术，尤其涉及到一种用介质损耗角正切法测量电缆绝缘泄漏电流的方法。本发明采用镜像电流源测试技术，以A相电流测量为例说明，在新的测试方法中将测试A相电流的传感器分为两部分即CT1和CT1’，事先在制作中让CT1和它本身的镜像CT1’的电流流向处于对称状态；即Ict1＝lag+laf，lct1’＝—(laf+(2lag))和lo＝lct1+lct1’＝—lag；通过镜像电流源技术，测量出所需要的电流成分—lag(A相对地泄漏电流分量)，同样原理测量出lbg和Icg。其有益效果是：直接法测量各相泄漏电流，监测方式容易实现，互补现有“电缆绝缘在线监测”检测性能，提高了监测系统的可靠性和准确性。

Description

电缆绝缘泄漏电流的测量方法
技术领域
本发明涉及到电缆绝缘泄漏电流的测量技术，尤其涉及到一种用介质损耗角正切法测量电缆绝缘泄漏电流的方法。
背景技术
电缆输电工程主要属于地下工程，表面无法实时观测，能监测其“绝缘程度”就尤为重要；每一条电缆都承载一定量的用户，线路发生突发性停电事故，会造成巨大的经济损失和不良的社会影响。应用在线监测与故障诊断技术的特点是可以对电力电缆的运行状态进行连续或随时的监测与判断，可避免以前周期性预防性试验的缺点，使现有的设备运行方式从“到期必修”过渡到“该修则修”时代，在线监测技术的发展与应用将为电力系统的正常运行带来更好的经济效益和社会效益。目前的电缆绝缘在线监测技术以及存在的问题如下：
1、直流法：
1.1现有实施技术特点：
直流法电缆绝缘在线监测技术是以电缆绝缘材料固有的水树枝整流的特点，水树枝整流特性变化的情况与电缆本身的绝缘变化情况有很好的相关性。通常是在电缆头接地处安装“直流电流成分测量仪”采集又水树枝整流作用发生的直流电流量，通过监测水树枝整流特性变化的情况可以反映出电缆本身的绝缘变化情况。
1.2技术实施的问题所在：
●电流数额小，测量精度很难保证，测试结果离散性比较大
由水树枝整流特性产生的直流电流分量很小，如水树枝整流直流电流分量小于1nA时绝缘为良好，直流电流分量大于100nA时绝缘为不良，介于二者之间时需要加强观测属于预警期。纳安级别的电流信号采集处理对目前的仪器仪表比较困难，测量精度很难保证，测试结果离散性比较大；
●直流法测量时需要断开被监测电缆的所有接地点，这样对目前的应用场合来说实施比较难；应用电缆必须有可靠的接地；监测设备出现异常会影响主系统的正常运行。
●应用电缆采用外层多处接地，多点接地对直流分量测量影响大，多点接地将起到分流的作用，其它接地点很好再添加监测装置。
2、流在(低频)叠加法：
2.1现有实施技术特点：
直流(低频)叠加法是通过在运行的电缆中叠加一直流电压，在另一端头监测对地的直流电流，测量绝缘电阻的办法反映电缆绝缘变化程度。
2.2技术实施的问题所在：
●直流(低频)叠加法测量时需要断开被监测电缆的所有接地点，这样对目前的应用场合来说实施比较难；应用电缆必须有可靠的接地；监测设备出现异常会影响主系统的正常运行。
●应用电缆采用外层多点接地，多点接地对直流分量测量影响大，多点接地将起到分流的作用，其它接地点很好再添加监测装置。
●直流(低频)叠加法也是测量对纳安级别的电流信号采集处理，同样对目前的仪器仪表比较困难，测量精度很难保证，测试结果离散性比较大；
3、电桥法
电桥法与上述的直流(低频)叠加法测量比较相似，测量中的困难和问题与上述基本相似。
4、零序电流监测法
电缆绝缘程度泄漏电流监测一般采用监测零序电流的方式，由于6kV～36kV电缆三相接地由电缆本身结构决定，三相各分相的泄漏电流在外部测量时无法“分离”，通常测试的电流成分是三相各分相对地泄漏电流的“矢量和”，只有电力系统出现“单相接地”故障时，才能测量到单相接地电流；正常监测到的电流成分不能真实反应电缆的绝缘泄漏。
5、介质损耗角正切法
对6kV～36kV电缆实施在线介质损耗角正切测量比较困难，目前6kV～36kV电缆的使用又比较大，在线监测工作需求比较迫切。介质损耗角正切值是通过电压互感器取电压信号和用电流互感器取对地的泄漏电流来实现介质损耗角正切值的测量，6kV～36kV电缆三相接地由电缆本身结构决定，是从内部交合到一起的，单相接地电流不能分离测量，但计算介质损耗角正切需要各相的对地电流测量值。而目前的介质损耗角正切测量只能实现离线测量。
如图1的电力电缆切面图中，电力电缆A、B、C各相电缆芯外的屏蔽层面是粘合在一起的，不可能做到每相分离，这样在实际的应用中为测量A、B、C各相对地的泄漏电流带来了困难。
如图2的电力电缆等效电路图中，A、B、C是各相导电电力电缆芯线，Co1、Co2、Co3分别是电缆A、B、C各相导电芯对地的等效分布电容，Iag、Ibg、Icg是电缆A、B、C各相导电芯对地的泄漏电流，处于正常运行的电缆，流过电缆屏蔽层的泄漏电流是Iag、Ibg、Icg是电缆A、B、C各相导电芯对地的泄漏电流的“矢量和”，即Iag+Ibg+Icg。
如图3所示，泄漏电流测量方法1的测量点选择在F1处，安装在F1处的电流互感器流经的电流值是Io＝Iag+Ibg+Icg的“矢量和”，只能适合电力系统的单相接地保护测控使用，达不到电缆绝缘在线监测的目的，泄漏电流测量属于在屏蔽层面的输出部位处测量。屏蔽层面的中部位无法安装测量电流互感器，无法实现泄漏电流测量。
在图4中，泄漏电流测量方法2的测量点选择在F2处，在F2测量点处，电缆接头A、B、C的各相端头分别安装了电流互感器；在F2测量点流经互感器的电流值分别是：A相测量点互感器电流值是Iag+Iaf的“电流和”，(其中Iag是A相对地的泄漏电流分量值，Iaf是A相的负载电流值)，B相相测量点互感器电流值是Ibg+Ibf的“电流和”，(其中Ibg是B相对地的泄漏电流分量值，Ibf是B相的负载电流值)，C相相测量点互感器电流值是Icg+Icf的“电流和”，(其中Icg是C相对地的泄漏电流分量值，Icf是C相的负载电流值)。
Ia＝Iag+Iaf
Ib＝Ibg+Ibf
Ic＝Icg+Icf
泄漏电流测量方法2的测量点虽然发现了所需要的Iag、Ibg和Icg，但是又带来新的问题，在测量值中同时有各相的用电负荷电流值，如何消除各相用电负荷的负荷电流值是新设计的电流传感器的主要目标。
基于上述现有电缆绝缘技术的不足之处，本发明人设计了本发明“电力电缆绝缘泄漏电流传感器”。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足所要解决的技术问题是：提供一种可以对运行的电力电缆可以实现泄漏电流在线监测和介质损耗角正切值的在线监测电力电缆绝缘泄漏电流传感器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明采用镜像电流源测试技术，以A相电流测量为例说明，在新的测试方法中将测试A相电流的传感器分为两部分即CT1和CT1’，事先在制作中让CT1和它本身的镜像CT1’的电流流向处于对称状态；即Ict1＝Iag+Iaf
Ict1’＝-(Iaf+(2Iag))
Io＝Ict1+Ict1’＝-Iag
如上所述，通过镜像电流源技术，测量出所需要的电流成分-Iag(A相对地泄漏电流分量)，负号对测量结果没有意义；同样原理测量出Ibg(B相对地泄漏电流分量)和Icg(C相对地泄漏电流分量)。
本发明电力电缆绝缘泄漏电流传感器的有益效果是：
1、接测量法监测电缆绝缘泄漏电流
采用电缆绝缘泄漏电流传感器监测电缆泄漏电流方法技术特点
1.1直接法测量各相泄漏电流
直接监测Iag(A相对地泄漏电流值)、Ibg(B相对地泄漏电流值)、Icg(C相对地泄漏电流值)等A、B、C三相各相对地的泄漏电流成分，可以通过历史运行数据反应被监测电缆的绝缘老化过程。
1.2监测方式容易实现
电缆绝缘泄漏电流传感器安装穿心隔离方式安装，测试设备与一次设备完全隔离；安装测试方法不会改变正常设备组织结构，当监测设备出现异常也不会影响主系统的正常运行。
2、介质损耗角正切法
由于采用电力电缆绝缘泄漏电流传感器实现了Iag(A相对地泄漏电流值)、Ibg(B相对地泄漏电流值)、Icg(C相对地泄漏电流值)等A、B、C三相各相对地的泄漏电流成分，结合监测装置采集到的电压信号，实现介质损耗角正切值计算。实现电缆介质损耗角正切值测量的关键所在是各相对地泄漏电流的测量。
上述监测方法可以从两个方面互补现有“电缆绝缘在线监测”检测性能，提高了监测系统的可靠性和准确性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是电力电缆组成结构切面图；
图2是电力电缆等效电路图；
图3是F1点处的泄漏电流测量电路图；
图4是F2点处的泄漏电流测量电路图；
图5是本发明在F2点处A相泄漏电流测量原理电路图。
具体实施方式
参照图5，本发明是这样实施的：
本发明采用镜像电流源测试技术，以A相电流测量为例说明，在新的测试方法中将测试A相电流的传感器分为两部分即CT1和CT1’，事先在制作中让CT1和它本身的镜像CT1’的电流流向处于对称状态；即
Ict1＝Iag+Iaf
Ict1’＝-(Iaf+(2Iag))
Io＝Ict1+Ict1’＝-Iag
如上所述，通过镜像电流源技术，测量出所需要的电流成分-Iag(A相对地泄漏电流分量)，负号对测量结果没有意义；同样原理测量出Ibg(B相对地泄漏电流分量)和Icg(C相对地泄漏电流分量)。
以上所述，仅是本发明电力电缆绝缘泄漏电流传感器的一种较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种电缆绝缘泄漏电流的测量方法，在电缆接头A、B、C的各相端头分别安装电流传感器用于测量泄漏电流，采用镜像电流源测试技术，将测试A相电流的传感器分为两部分即CT1和CT1’，事先在制作中让CT1和它本身的镜像CT1’的电流流向处于对称状态；即
Ict1＝Iag+Iaf，
Ict1’＝-(Iaf+(2Iag))，
Io＝Ict1+Ict1’＝-Iag，
通过镜像电流源技术，测量出所需要的电流成分Io为-Iag，负号对测量结果没有意义，同理测量出Ibg和Icg，其中Iag为A相对地泄漏电流分量，Ibg为B相对地泄漏电流分量，Icg为C相对地泄漏电流分量，Iaf是A相的负载电流值。
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