CN108445341B - 一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法 - Google Patents

一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108445341B
CN108445341B CN201810170543.6A CN201810170543A CN108445341B CN 108445341 B CN108445341 B CN 108445341B CN 201810170543 A CN201810170543 A CN 201810170543A CN 108445341 B CN108445341 B CN 108445341B
Authority
CN
China
Prior art keywords
section
cable
leakage current
route
ing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810170543.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108445341A (zh
Inventor
杨帆
刘刚
朱宁西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201810170543.6A priority Critical patent/CN108445341B/zh
Publication of CN108445341A publication Critical patent/CN108445341A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108445341B publication Critical patent/CN108445341B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/083—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in cables, e.g. underground
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/088—Aspects of digital computing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法，包括下列步骤：计算测量电缆金属护套电阻R、电缆金属护套电抗X、电缆两端接地电阻R1和R2；计算每小段占总线路长度比例α1、α2…αn；计算迭代初始值Z1L、ZnR；迭代计算第i段等效阻抗ZiL、ZiR，i＝2,…,n；计算第i段线路产生的泄露电流Ici流入第k段线路的电流分量IiRk，k>i；计算第i段线路产生的泄露电流Ici流入第k段线路的电流分量IiLk，k<i；计算第i段线路上的泄露电流IciR、IciL。该方法准确计算泄露电流随电缆线路位置变化而变化的数值大小，对电缆护套环流计算和输电线路的设计改造有重要的意义。

Description

一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法
技术领域
本发明涉及电力电缆技术领域，具体涉及一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法。
背景技术
将电缆线芯与金属护套等效为一个中间介质为交联聚乙烯(XLPE)的圆柱型电容器，由线芯流经主绝缘层、半导电层直至金属护层的电流即为泄露电流。泄露电流是电缆护套环流的重要贡献者，过大的护层环流会导致电能损耗，绝缘老化，载流量降低等危害。
泄漏电流包含容性和阻性成分，由于单位长度XLPE绝缘电缆电阻可达到数百GΩ/km，因此漏电流中的阻性成分一般小于1mA/km，而泄露电流容性成分可达数A/km。因此，国内外研究人员通过忽略阻性电流，将泄漏电流的计算近似为电容电流的计算。
然而该计算方法存在一定的局限性。由于其采用集中参数电路的模型，因此无法计算电缆线路具体各点处的泄露电流大小，只能对整条线路一概而论；其次，该方法无法适用于电缆护套多点接地情况下的泄露电流的计算。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法，以解决在电缆护套多点接地情况下各小段泄露电流无从计算的问题。通过此方法，可准确计算泄露电流随电缆线路位置变化而变化的数值大小，对电缆护套环流计算、输电线路的设计改造有重要的意义。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法，所述的计算方法包含以下步骤：
S1、根据电缆型号和仪器计算测量电缆金属护套电阻R、电缆金属护套电抗X、电缆两端接地电阻R1和R2；
S2、n-1个故障点将线路分割为n段，计算每小段占总线路长度比例α1、α2…αn；
S3、根据n段泄露电流等效模型计算迭代初始值Z1L、ZnR；
S4、根据n段泄露电流等效模型迭代计算第i段等效阻抗ZiL、ZiR，i＝2,…,n-1；
S5、计算第i段线路产生的泄露电流Ici流入第k段线路的电流分量IiRk，k>i，k＝2,…,n，i＝1,2,…,n-1。
S6、计算第i段线路产生的泄露电流Ici流入第k段线路的电流分量IiLk，k<i，k＝1,2,…,n-1，i＝2,…,n。
S7、计算第i段线路上的泄露电流IciR、IciL，IciR为第i分段总的R向泄露电流，此时i＝2,3,…n，IciL为第i分段总的L向泄露电流，此时i＝1,2,…n-1。
进一步地，所述的电缆金属护套的电阻R的计算公式为：
式中，L为护套长度，ρs为护套导电率，As为护套截面积，αs为电阻温度系数，Ts为护套工作温度，η为护套温度相对导体温度比率。
进一步地，所述的电缆金属护套电抗X的计算公式为：
式中，L为护套长度，ω为角频率，s为导体轴线间距，d为护套平均直径，k0为常数。
进一步地，所述的长度比例α1、α2…αn根据以下公式计算：
式中，i＝1,2,3,…,n,li为第i段电缆长度，L为护套长度，且满足α1+α2+…+αn＝1。
进一步地，所述的步骤S3、根据n段泄露电流等效模型计算迭代初始值Z1L、ZnR根据以下公式计算：
式中，α1、αn为线路首段和末段占整条电缆长度的比例，Z为电缆护套总阻抗，可根据以下公式计算：
Z＝R+jX (6)
式中，R为电缆金属护套电阻，X为电缆金属护套电抗。
进一步地，所述的步骤S4、根据n段泄露电流等效模型迭代计算第i段等效阻抗ZiL、ZiR根据以下公式计算：
式中，“//”为并联符号，Z为电缆护套总阻抗，αi为第i段电缆长段占整条电缆长度的比例，i＝2,…,n-1。
进一步地，所述的步骤S5、计算第i段线路产生的泄露电流Ici流入第k段线路的电流分量IiRk，k>i，k＝2,…,n，i＝1,2,…,n-1，根据以下公式计算：
IiRk＝KR(i+1)KR(i+2)…KRkIiR (9)
进一步地，所述的骤S6、计算第i段线路产生的泄露电流Ici流入第k段线路的电流分量IiLk，k<i，k＝1,2,…,n-1，i＝2,…,n，根据以下公式计算：
IiLk＝KL(i-1)KL(i-2)…KLkIiL (11)
进一步地，所述的步骤S7、计算第i段线路上的泄露电流IciR、IciL根据以下公式计算：
进一步地，常数k0当电缆不换位时取值为2，当电缆换位时为2.52，其中，电缆是否换位取决于电缆护套的接地方式，若为交叉互联接地，则电缆发生换位，此外其它接地方式电缆均不发生换位。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
本发明提供了一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法，利用该模型可准确计算泄露电流随电缆线路位置变化而变化的数值大小，对电缆护套环流计算、输电线路的设计改造有重要的意义。
附图说明
图1是本发明中电缆结构图；
图2是本发明中n段泄露电流等效模型图；
图3是本发明中n段泄露电流等效模型局部图；
图4是本发明中公开的一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
本实施例公开一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法，如图1所示为当前电力单芯电缆最为常见的结构，该计算方法适用于此类电缆。图2为n段泄露电流等效模型图，图3为n段泄露电流等效模型局部图，本发明所有的计算参数、推导以及公式的建立均是围绕着这两个电路图展开，求解电力电缆各段泄露电流本质上即为求解这二个电路。其求解过程具体包括下列步骤：
1)测量电缆金属护套两端接地电阻R1和R2。这个数值可以从设计指标中直接读取，最好通过专用仪器现场测量，因为时间变化、环境变迁，接地电阻也在不断变化。
2)计算电缆金属护套电阻R，参照下列计算公式：
式中，L为护套长度，ρs为护套导电率，As为护套截面积，αs为电阻温度系数，Ts为护套工作温度，η为护套温度相对导体温度比率，一般取0.8；
3)计算电缆金属护套电抗X，参照下列计算公式，
式中，L为护套长度，ω为角频率，s为导体轴线间距，d为护套平均直径，k0为常数，当电缆不换位时为2，换位时为2.52。换不换位取决于电缆护套的接地方式，若为交叉互联接地，则电缆发生换位，此外其它接地方式均不换位。
4)确认故障点所在相位的位置及个数，在此基础上再计算n-1个故障点分割所成的n小段占整条线路长度的比例因子，参照下列计算公式：
式中，li为第i段电缆长度，L为护套长度，且满足α1+α2+…+αn＝1。
5)计算泄露电流等效模型迭代初始值Z1L、ZnR，根据以下公式计算：
式中，α1、αn为线路首段和末段占整条电缆长度的比例，Z为电缆护套总阻抗，可根据以下公式计算：
Z＝R+jX (6)
式中，R为电缆金属护套电阻，X为电缆金属护套电抗。
5)计算泄露电流等效模型的第i段等效阻抗ZiL、ZiR，根据以下迭代公式计算：
式中，“//”为并联符号，Z为电缆护套总阻抗，αi为第i段电缆长段占整条电缆长度的比例，i＝2,…,n-1。该迭代公式一共需计算2n个等效阻抗。
6)计算泄露电流Ici流入第k段线路的电流分量IiRk，k>i，k＝2,…,n，i＝1,2,…,n-1，根据以下公式计算：
IiRk＝KR(i+1)KR(i+2)…KRkIiR (9)
7)计算泄露电流Ici流入第k段线路的电流分量IiLk，k<i，k＝1,2,…,n-1，i＝2,…,n，根据以下公式计算：
IiLk＝KL(i-1)KL(i-2)…KLkIiL (11)
8)计算第i段线路上的泄露电流IciR、IciL根据以下公式计算：
式中，IciR为第i分段总的R向泄露电流，IciL为第i分段总的L向泄露电流。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法，其特征在于，所述的计算方法包含以下步骤：
S1、根据电缆型号和仪器计算测量电缆金属护套电阻R、电缆金属护套电抗X、电缆两端接地电阻R1和R2；
S2、n-1个故障点将线路分割为n段，计算每小段占总线路长度比例α1、α2…αn；
S3、根据n段泄露电流等效模型计算迭代初始值Z1L、ZnR；
S4、根据n段泄露电流等效模型迭代计算第i段等效阻抗ZiL、ZiR，i＝2,…,n-1；
S5、计算第i段线路产生的泄露电流Ici流入第k段线路的电流分量IiRk，k>i，k＝2,…,n，i＝1,2,…,n-1；
S6、计算第i段线路产生的泄露电流Ici流入第k段线路的电流分量IiLk，k<i，k＝1,2,…,n-1，i＝2,…,n；
S7、计算第i段线路上的泄露电流IciR、IciL，IciR为第i分段总的R向泄露电流，此时i＝2,3,…n，IciL为第i分段总的L向泄露电流，此时i＝1,2,…n-1。
2.根据权利要求1所述的一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法，其特征在于，所述的电缆金属护套电阻R的计算公式为：
式中，L为护套长度，ρs为护套导电率，As为护套截面积，αs为电阻温度系数，Ts为护套工作温度，η为护套温度相对导体温度比率。
3.根据权利要求1所述的一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法，其特征在于，所述的电缆金属护套电抗X的计算公式为：
式中，L为护套长度，ω为角频率，s为导体轴线间距，d为护套平均直径，k0为常数。
4.根据权利要求1所述的一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法,其特征在于，所述的长度比例α1、α2…αn根据以下公式计算：
式中，i＝1,2,3,…,n,li为第i段电缆长度，L为护套长度，且满足α1+α2+…+αn＝1。
5.根据权利要求1所述的一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法,其特征在于，所述的步骤S3、根据n段泄露电流等效模型计算迭代初始值Z1L、ZnR根据以下公式计算：
式中，α1、αn为线路首段和末段占整条电缆长度的比例，Z为电缆护套总阻抗，可根据以下公式计算：
Z＝R+jX (6)
式中，R为电缆金属护套电阻，X为电缆金属护套电抗。
6.根据权利要求1所述的一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法,其特征在于，所述的步骤S4、根据n段泄露电流等效模型迭代计算第i段等效阻抗ZiL、ZiR根据以下公式计算：
式中，“//”为并联符号，Z为电缆护套总阻抗，αi为第i段电缆长段占整条电缆长度的比例，i＝2,…,n-1。
7.根据权利要求1所述的一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法,其特征在于，所述的步骤S5、计算第i段线路产生的泄露电流Ici流入第k段线路的电流分量IiRk，k>i，k＝2,…,n，i＝1,2,…,n-1，根据以下公式计算：
IiRk＝KR(i+1)KR(i+2)…KRkIiR (9)
8.根据权利要求1所述的一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法,其特征在于，所述的骤S6、计算第i段线路产生的泄露电流Ici流入第k段线路的电流分量IiLk，k<i，k＝1,2,…,n-1，i＝2,…,n，根据以下公式计算：
IiLk＝KL(i-1)KL(i-2)…KLkIiL (11)
9.根据权利要求1所述的一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法,其特征在于，所述的步骤S7、计算第i段线路上的泄露电流IciR、IciL根据以下公式计算：
10.根据权利要求1所述的一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法,其特征在于，常数k0当电缆不换位时取值为2，当电缆换位时为2.52，其中，电缆是否换位取决于电缆护套的接地方式，若为交叉互联接地，则电缆发生换位，此外其它接地方式电缆均不发生换位。
CN201810170543.6A 2018-03-01 2018-03-01 一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法 Active CN108445341B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810170543.6A CN108445341B (zh) 2018-03-01 2018-03-01 一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810170543.6A CN108445341B (zh) 2018-03-01 2018-03-01 一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108445341A CN108445341A (zh) 2018-08-24
CN108445341B true CN108445341B (zh) 2019-11-15

Family

ID=63193286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810170543.6A Active CN108445341B (zh) 2018-03-01 2018-03-01 一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108445341B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113109662A (zh) * 2021-03-03 2021-07-13 中国电力科学研究院有限公司 基于相间相对介损确定电缆相对老化程度的方法及系统

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3760298A (en) * 1972-07-05 1973-09-18 Us Navy Circuit for suppressing leakage currents flowing into an underground cable sheath
JPS58161870A (ja) * 1982-03-19 1983-09-26 Fujikura Ltd 電力ケ−ブル絶縁層の水トリ−の検出方法
JPH01231311A (ja) * 1988-03-11 1989-09-14 Hitachi Condenser Co Ltd チップ型コンデンサの製造方法
JP2007271542A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Exsym Corp 電力ケーブルの絶縁劣化診断方法及び絶縁劣化診断装置
CN101025429A (zh) * 2006-12-28 2007-08-29 上海电力学院 对电力电缆金属护层绝缘状态进行在线监测的方法及其装置
JP5121585B2 (ja) * 2008-06-03 2013-01-16 中国電力株式会社 シースアース回路監視装置
CN103698653B (zh) * 2013-12-30 2016-05-04 国家电网公司 基于环流测量的单芯电力电缆护套接地故障检测系统及方法
CN103792467A (zh) * 2014-02-25 2014-05-14 国家电网公司 一种高压交联聚乙烯电缆接地电流机理与故障分析方法
CN103941161A (zh) * 2014-05-12 2014-07-23 国家电网公司 一种电缆护层电流及载流量在线监测系统
CN105004907A (zh) * 2015-04-20 2015-10-28 江苏省电力公司常州供电公司 电力电缆交叉互联接地系统接地电流监测评价方法
CN106370909B (zh) * 2015-07-24 2018-11-09 中国电力科学研究院 一种电力线路泄漏电流分析方法
CN105572553B (zh) * 2016-03-02 2018-12-21 国家电网公司 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
CN106226650A (zh) * 2016-07-05 2016-12-14 长沙理工大学 一种单芯电力电缆金属护套故障定位方法
CN106771869A (zh) * 2016-12-21 2017-05-31 哈尔滨理工大学 基于阻性电流分离法的长距离电力电缆绝缘在线监测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108445341A (zh) 2018-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zheng et al. Effects of system characteristics on geomagnetically induced currents
RU2394250C2 (ru) Способ и устройство для определения места аварийного заземления
CN108427835A (zh) 一种电力电缆护套环流计算方法
Qi et al. Calculation of interference voltage on the nearby underground metal pipeline due to the grounding fault on overhead transmission lines
CN108445342B (zh) 一种电缆护套单点金属性故障接地感应电流计算方法
Da Silva Analysis and simulation of electromagnetic transients in HVAC cable transmission grids
CN103207354A (zh) 基于选线系数最大原理的配电网单相接地故障选线方法
WO2016124014A1 (zh) 用于气体绝缘变电站的跨步电压和最大接触电压计算方法
Martinez-Velasco et al. Overhead lines
CN108445341B (zh) 一种电缆护套多点接地下各段泄露电流的计算方法
CN112904233B (zh) 基于地线电流无功分量的接地故障定位方法和装置
CN108761167B (zh) 一种电缆金属护套多相多点接地下护层感应电流计算方法
CN115184718B (zh) 一种基于时域分析的三芯电缆故障定位方法
CN114859168A (zh) 一种基于双端非同步测量的三芯电缆故障测距方法
Jensen et al. Switching studies for the horns rev 2 wind farm main cable
CN108761166B (zh) 一种基于矩阵分析的电缆金属护套n点接地的感应电流计算方法
Du et al. Study of sheath circulating current and loss-reducing of 500kV long-distance submarine cables
CN106546784A (zh) 一种用电缆附件构造高压电能表的插件和方法
El-Khatib et al. Comparison of cable models for time domain simulations
CN109388831A (zh) 多应力锥电缆终端接头的计算分析方法
Barakou et al. Investigation of necessary modeling detail of a large scale EHV transmission network for slow front transients
Rakpenthai et al. A Three-phase State Estimation Based on Alternating Optimization for Power Systems Including Conductor Temperatures
Traphöner Evaluation of impedance parameters in transmission lines
CN102751062B (zh) 带电接入高压母线检验装置的过电压抑制电阻及抑制电阻的选择方法
CN202678014U (zh) 带电接入高压母线检验装置的过电压抑制电阻

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant