CN105572553B - 单芯高压电缆外护层绝缘和交叉互联接线的在线测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于外加直流原理的高压电力电缆外护层带电测试方法，涉及电力电缆技术领域；自制直流装置，使用蓄电池一组作为直流源，串联一组电抗起到隔离交流电流分量的作用，在电缆外护层保护接地箱或交叉互联箱处，注入一定量的直流电流，在相邻的直接接地箱或交叉互联箱相应的回路上测量流过的直流电流，通过比较注入电流与流出电流的大小，判断该区段电缆外护层的绝缘状况；简单方便，利用直流电流分流对比原理，在设备不停电前提下，判断电缆外护层的绝缘状况和交叉互联系统的接线正确性，省时省力，提高工作效率，为接地故障提供充分依据。
Description
技术领域
本发明涉及电力电缆技术领域。
背景技术
随着城市化的不断发展，电力电缆因其受外界环境影响小、安全可靠、隐蔽、耐用并且还可减少线路走廊用地等的显著优点，而被广泛应用于500kV及以下电压等级的城市输配电线路中。在这样庞大而复杂的电缆网络中，由于电缆的生产质量、施工质量、运行维护不善等诸多因素，将造成电缆故障，其中以排管为主要敷设方式的单芯电缆外护层接地系统出现故障后很难查找定位，并且电缆外护层出线故障后，在运行过程中将直接危及电缆本体稳定运行，会使电缆外护层形成接地回路，产生环流，迫使电缆外护层发热，导致电缆的散热性能下降，从而降低电缆的输送容量；电缆外护层破损处的持续放电使外护层受到电化腐蚀，待空气及水分进入绝缘，使主绝缘产生水树老化的概率增加，易产生局部放电和引发电树枝，破损处的放电也会逐步损伤主绝缘，最终会导致电缆主绝缘损坏引发停电事故。
目前电缆外护层的带电检测方法主要是以接地环流测试为主，按照《输变电设备状态检修试验规程》要求通过周期测试可发现电缆外护层接地电流突变等异常现象，但是该方法无法确定接地点具体位置，并且作为判定依据不够充分，费时费力，影响工作效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种单芯高压电缆外护层绝缘和交叉互联接线的在线测试方法，简单方便，利用直流电流分流原理，在设备不停电前提下，判断电缆外护层的绝缘状况和交叉互联系统的接线正确性，省时省力，提高工作效率，为接地故障判断、排除提供充分依据。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：基于外加直流分流对比原理对单芯高压电缆外护层绝缘在线测试，包括如下步骤：
（1）将蓄电池E输入端与一组电抗L串联，电抗L接地；
（2）将蓄电池E输出端接入电缆直接接地箱处，对电缆的外护层铝护套注入电流I，有I1、I2通过电缆的外护层分别向两侧的直接接地箱流入，I=I1+I2；
（3）用检测仪检测两侧的直接接地箱上的的电流Id1和Id2；
（4）判断：当Id1与I1、Id2与I2的电流相同时，则电缆外护层的绝缘良好；当Id1与I1或Id2与I2的电流相差较大时，则相应区段的电缆外护层绝缘严重受损；当Id1与I1、Id2与I2的电流相近时，应校对各测量点使用检测仪的误差，并通过多次测量取其平均数，从而判断出电缆外互层故障情况，并确定了故障区域；
作为优选，当Id1与I1、Id2与I2的电流相近时加大直流电流提升测量结果的准确性。
作为优选，检测仪为卡钳式直流电流表。
作为优选，电流相差较大为,。
作为优选，电流相近为，。
基于外加直流分流对比原理对单芯高压电缆外护层交叉互联接线的在线测试，包括如下步骤：（1）将蓄电池E输入端与一组电抗L串联，电抗L接地；
（2）任选交叉互联箱作为直流电流注入点，将蓄电池E输出端接入电缆直接接地箱处，对电缆的外护层铝护套注入电流I，电流I=I1+I2，I1、I2流向不同方向；
（3）在另一个交叉互联箱和两端直接接地箱用检测仪测量流经的直流电流方向、大小；
（4）判断：若Id1=I1、Id2=Id3=I2，则证明该相电缆的外护层交叉互联接线是正确的，另外两相电缆外护层交叉互联的接线正确性依次可判断。
作为优选，测试时应校对各测量点使用检测仪的误差，并通过多次测量取其平均数。
作为优选，外护层铝护套注入电流I，加大蓄电池电流I来提升测量结果的准确性。
作为优选，检测仪为卡钳式直流电流表。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明简单方便，利用直流电流分流原理，在设备不停电前提下，判断电缆外护层的绝缘状况和交叉互联系统的接线正确性，准确检测电缆外护层接地系统的运行情况和接线方式进行验证分析，测量效果明显，省时省力，提高工作效率，为接地故障判断、排除提供充分依据。
附图说明
图1是本发明的单芯电缆外护层绝缘状况的测试原理图；
图2是本发明的单芯电缆外护层交叉互联系统正确性验证的测试原理图；
图3是实施例2中在1号井交叉互联箱A相注入直流电流测试数据图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，为本发明一种单芯高压电缆外护层绝缘和交叉互联接线的在线测试方法的一个实施例，测试方法包括如下步骤：
基于外加直流分流对比原理对单芯高压电缆外护层绝缘在线测试，包括如下步骤：
（1）将蓄电池E输入端与一组电抗L串联，电抗L接地，蓄电池E作为提供直流电流的电源，电抗L有阻断交流的作用，防止在此处形成交流环流通路；
（2）将蓄电池E输出端接入电缆直接接地箱处，对电缆的外护层铝护套注入电流I，有I1、I2通过电缆的外护层分别向两侧的直接接地箱流入，I=I1+I2；
（3）用检测仪检测两侧的直接接地箱上的的电流Id1和Id2，测试过程中，对原来的电缆外护层接线方式不做任何改动；
（4）判断：当Id1与I1、Id2与I2的电流相同时，则电缆外护层的绝缘良好；当Id1与I1或Id2与I2的电流相差较大时，则相应区段的电缆外护层绝缘严重受损；当Id1与I1、Id2与I2的电流相近时，应校对各测量点使用检测仪的误差，并通过多次测量取其平均数，从而判断出电缆外互层故障情况，并确定了故障区域极大缩短了停电查找处理的时间，提升了供电可靠性；
当Id1与I1、Id2与I2的电流相近时加大直流电流提升测量结果的准确性，加大电流有利于减小检测仪等引起的误差。
检测仪为卡钳式直流电流表，测量方便，卡钳式直流电流表为常用工具，容易取得。
电流相差较大为,，当输出电流Id1与输入电流I1、输出电流Id2与输入电流I2相差大于等于10%时为电流相差较大。
电流相近为，，当输出电流Id1与输入电流I1、输出电流Id2与输入电流I2相差小于等于5%时为电流相差较小。
基于外加直流分流对比原理对单芯高压电缆外护层交叉互联接线的在线测试，包括如下步骤：（1）将蓄电池E输入端与一组电抗L串联，电抗L接地，蓄电池E作为提供直流电流的电源，电抗L有阻断交流的作用，防止在此处形成交流环流通路；
（2）任选交叉互联箱作为直流电流注入点，将蓄电池E输出端接入电缆直接接地箱处，对电缆的外护层铝护套注入电流I，电流I=I1+I2，I1、I2流向不同方向；
（3）在另一个交叉互联箱和两端直接接地箱用检测仪测量流经的直流电流方向、大小，测试过程中，对原来的电缆外护层接线方式不做任何改动；
（4）判断：若Id1=I1、Id2=Id3=I2，则证明该相电缆的外护层交叉互联接线是正确的，另外两相电缆外护层交叉互联的接线正确性依次可判断。
测试时应校对各测量点使用检测仪的误差，并通过多次测量取其平均数，多次测量可以提高测量结果的准确性。
外护层铝护套注入电流I，加大蓄电池电流I来提升测量结果的准确性。
检测仪为卡钳式直流电流表，测量方便，卡钳式直流电流表为常用工具，容易取得。
实施例1：
某220kV输电电缆，电缆型号为ZR-YJLW02-127/220-1*1600，电缆线路总长度为3.6km，电缆敷设方式采用沟道和排管复合方式，外护层接地方式采用交叉互联和分段保护接地的复合方式，具体为站端直接接地箱，1号井交叉互联箱，2号井交叉互联箱，3号井直接接地箱，4号井分段一侧直接接地、一侧保护接地，5号井一侧直接接地、一侧保护接地，塔端保护接地箱。自该电缆投运以来，在进行接地环流测试时多次发现第一组交叉互联段三相接地环流严重不平衡，典型数据见表1，通过对3组数据进行比对分析，在交叉互联段接地电流呈现无规律不平衡现象，工作人员初步判断电缆存在外护层绝缘损坏缺陷。为了确定绝缘损坏程度，同时也考虑避免临时停电影响正常供电，工作人员经过多次讨论，决定采用外加直流法进行测试。使用12V、100Ah铅酸蓄电池作为直流源，使用电焊机作为串联电抗防止在形成交流环流通路，通过变换使用副边大、中、小电流线圈和原边220V、380V线圈可以改变输入直流的大小，测量表计使用卡钳式直流电流表。
表1 220kV电缆外护层接地电流测试数据
现场实际测量，当在1号井内交叉互联箱注入直流时，在站端直接接地箱处流出的电流与注入的电流数值基本一致，因此可以初步判断从站端到1号井段电缆外护层绝缘没有问题，随后在2号井内交叉互联箱注入直流，在1号井内交叉互联箱和3号井内直接接地箱流出的电流与注入的电流基本一致，可以初步判断从1号井到2号井、2号井到3号井这两段电缆外护套没有问题。在之后例行停电试验时，工作人员逐段对电缆外护层进行绝缘测试和耐压试验，均符合规程要求，经综合考虑负荷情况分析得出该电缆是为高铁牵引站供电，高铁负荷的不稳定性和不对称性，是造成接地电流不平衡的主要原因，而工作人员测试接地电流的时间也不同时，所以造成了多次测得的接地电流无规律不对称现象，通过实际测量和数据分析验证了外加直流分流对比法作为不停电判断电缆外护层缺陷是准确可行的。
实施例2：
某220kV输电电缆，电缆型号为YJLW03- 127/220-1*800，电缆长度2.4 km，电缆敷设方式为隧道形式，外护层接地方式为交叉互联形式，具体为1号塔直接接地箱，1号井交叉互联箱， 2号井交叉互联箱，3号井直接接地箱，4号井交叉互联箱，5号井交叉互联箱，2号塔直接接地箱。在日常带电检测试验中发现1号塔至3号井直接接地箱之间三相接地环流数据异常，数值接近或超过100A，大于规程规定的接地电流与负荷比值<20%，而3号井直接接地箱至2号塔之间的交叉互联段接地类型相同，而电流则较小，典型测试数据见表2。由于该电缆在例行停电试验时，外护层绝缘测试结果正常，所以可以排除外护层绝缘破损接地现象，初步怀疑该电缆1号塔至3号井直接接地箱之间电缆外护层交叉互联存在接线错误缺陷。
表2 220kV电缆外护层接地电流测试数据
为了验证判断接线正确性，同时不影响电厂正常并网运行，对该电缆进行外加直流法带电测试，以在电缆1号井交叉互联箱A相注入直流电流为例，如图3所示，直流电流分为两部分，较大的一部分7.45A通过A相流向1号塔直接接地箱，而其中又有一部分流向大地、并流回蓄电池，另一小部分通过B、C相流经1号井交叉互联箱、2号井交叉互联箱、3号井直接接地箱、再通过大地流回蓄电池；较小的一部分(4.0A)通过B相流向2号井交叉互联箱，再通过C相流向3号井直接接地箱，最后通过大地流回蓄电池,同理分析在1号井交叉互联箱上层B、C相注入直流电流数据分析结果与A相相同，测试时注意统一卡钳极性端，保证测试时间要大于20秒，记录平均值，并且每次测试前都要对卡钳表进行消磁清零，减少测量误差的影响。最终可以得出结论，该电缆1号塔至3号井直接接地箱之间电缆外护层不存在交叉互联接线错误缺陷，排除了外护层交叉互联接线错误缺陷后，进一步分析电缆排列方式，1号塔至1号井之间电缆为水平排列，而其他段电缆均为品字形排列，经环流计算判断出排列方式确是造成接地电流增大的原因，通过实际测量和数据分析验证了外加直流分流对比法作为不停电判断电缆外护层接线方式正确与否是准确可行的。
外加直流分流对比法测试单芯电缆外护层绝缘状况的原理：
自制直流装置，使用蓄电池一组作为直流源，串联一组电抗起到隔离交流电流分量的作用，在电缆外护层保护接地箱或交叉互联箱处，注入一定量的直流电流，在相邻的直接接地箱或交叉互联箱相应的回路上测量流过的直流电流，通过比较注入电流与流出电流的大小或者电流的方向，判断该区段电缆外护层的绝缘状况以及交叉互联系统正确性。
采用上述技术方案后，操作方便，能准确检测电缆外护层接地系统的运行情况和接线方式进行验证分析，测量效果明显，作为判定依据准确可行，省时省力，提高工作效率；不仅安全高效，而且可以有效地发现设备缺陷，避免设备重复停电，适用于各电压等级的高压电力电缆外护层带电在线测试。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种单芯高压电缆外护层绝缘在线测试方法，其特征在于基于外加直流分流对比原理，包括如下步骤：
(1)将蓄电池E输入端与一组电抗L串联，电抗L接地；
(2)将蓄电池E输出端接入电缆直接接地箱处，对电缆的外护层铝护套注入电流I，有I1、I2通过电缆的外护层分别向两侧的直接接地箱流入，I＝I1+I2；
(3)用检测仪检测两侧的直接接地箱上的电流Id1和Id2；
(4)判断：当Id1与I1、Id2与I2的电流相同时，则电缆外护层的绝缘良好；当时，则相应区段的电缆外护层绝缘严重受损；当时，应校对各测量点使用检测仪的误差，并通过多次测量取其平均数，从而判断出电缆外互层故障情况，并确定了故障区域。
2.根据权利要求1所述的单芯高压电缆外护层绝缘在线测试方法，其特征在于所述当Id1与I1、Id2与I2的电流相近时加大直流电流提升测量结果的准确性。
3.根据权利要求1所述的单芯高压电缆外护层绝缘在线测试方法，其特征在于所述检测仪为卡钳式直流电流表。
4.一种单芯高压电缆外护层交叉互联接线的在线测试方法，其特征在于基于外加直流分流对比原理，包括如下步骤：(1)将蓄电池E输入端与一组电抗L串联，电抗L接地；
(2)任选交叉互联箱作为直流电流注入点，将蓄电池E输出端接入电缆直接接地箱处，对电缆的外护层铝护套注入电流I，电流I＝I1+I2，I1、I2流向不同方向；
(3)在另一个交叉互联箱和两端直接接地箱用检测仪测量流经的直流电流方向、大小；
(4)判断：若Id1＝I1、Id2＝Id3＝I2，则证明该相电缆的外护层交叉互联接线是正确的，另外两相电缆外护层交叉互联的接线正确性依次可判断；Id1为和I1同向的直接接地箱上的电流，Id2为和I2同向的另一个交叉互联箱上的电流，Id3为和I2同向的直接接地箱上的电流。
5.根据权利要求4所述的单芯高压电缆外护层交叉互联接线的在线测试方法，其特征在于所述测试时应校对各测量点使用检测仪的误差，并通过多次测量取其平均数。
6.根据权利要求4所述的单芯高压电缆外护层交叉互联接线的在线测试方法，其特征在于所述外护层铝护套注入电流I，加大蓄电池电流I来提升测量结果的准确性。
7.根据权利要求4所述的单芯高压电缆外护层交叉互联接线的在线测试方法，其特征在于所述检测仪为卡钳式直流电流表。
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