CN110895299A - 一种电力电缆测距识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力电缆测距识别方法，适用于电力公司电缆故障检修。它公开了电缆测距信号识别方法，1、在电缆的一端或两端对试品电缆发送或者击穿故障点产生电磁波脉冲信号；2、所述电磁波脉冲信号在电缆终端接头、中间接头和故障点波阻抗突变处产生波的折反射；3、计算各波阻抗突变处反射波的反射率和极性；4、利用电缆中间接头交叉互联处和故障点对电磁波信号折反射的不同特性进行故障识别，识别反射率较高并且反射波极性为负的位置是电缆击穿或短路故障点，反之是电缆中间接头。本发明根据电缆各波阻抗突变处电磁波脉冲信号折反射的不同识别，用行波测距仪解决目前单芯电缆故障行波测距的中间接头折反射干扰故障点识别的问题。

Description

一种电力电缆测距识别方法

技术领域

本发明涉及电力公司维修业务工作范畴，特别是当前远距离跨省单芯电缆故障维修。

背景技术

随着国民经济和电力行业的迅速发展，电力电缆因防爆、维护方便等原因正逐步取代架空线路而得到广泛的应用。35kV及以上电压等级的电力电缆由于制造和施工的原因，通常采用单芯电力电缆结构。

由于制造和现场施工条件的限制，超过66kV高电压电缆一般做成单芯电缆，为了降低外护层的感应电流和感应电势，外护层需要采用如铅/铝等非导磁金属材料，以避免铁磁材料的涡流损失和过热损坏。按照参考相关规范，长距离单芯电缆需要按照3的倍数设置中间接头，中间接头处外金属护层采用交叉互联，三相抵消降低感应电流，必要时需要设置回流线，并进行相应的过电压保护。国家工程设计标准规定，电缆线路的正常感应电势最大值应满足下列规定：

1未采取能有效防止人员任意接触金属层的安全措施时，不得大于50V。

2除上述情况外，不得大于300V。

因此，交流系统单芯电力电缆金属层接地方式的选择，线路较长，单点直接接地方式无法满足感应电势要求时，宜划分适当的单元，且在每个单元内按3个长度尽可能均等区段，应设置绝缘接头或实施电缆金属层的绝缘分隔，以交叉互联接地，交叉互联接地的电缆线路，每个绝缘接头应设置护层电压限制器。

单芯电缆外护层交叉互联接地后，对于工频信号几乎没有影响，仅会影响不对称短路电流，标准中有增加护层保护器的要求。

但是，单芯电缆中间接头采用交叉互联接法后，给检修工作造成一些问题。其中，从电缆故障行波测距的工程经验来说，在第一个中间接头以后的故障点，行波故障测距仪会自动识别为第一个中间接头。一般情况下，需要将中间接头改为外护层直连接法，再次进行行波测距进行确认，修复后再重新进行中间接头接线恢复。

现有技术的缺点是在单芯电力电缆故障测距中，根据折反射波的位置或反射波极性判断故障点，存在误判的情形。在实际应用中会造成把中间接头处的折反射识别为故障点，造成故障测距错误。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力电缆测距方法，一种电力电缆测距方法所反应的一种单芯电力电缆行波测距信号识别方法，与现有技术相比，能够根据电缆各波阻抗突变处电磁波脉冲信号折反射的不同识别该处位置是电缆终端头、中间接头或故障点，有效解决目前单芯电缆故障行波测距的中间接头折反射干扰故障点识别的问题，权利用行波测距仪的识别技术就可以解决问题，具有不需要在电缆或接头处进行处理的优势。

本发明的技术解决方案

是需要按照3的倍数设置中间接头，中间接头处外金属护层采用交叉互联，外护层用铅/铝非导磁金属材料，三相抵消降低感应电流的电力电缆故障测距信号识别，一般在高压发生器对电缆加压后，电缆的一端或两端对试品电缆发送或者击穿故障点产生电磁波脉冲信号，所述电磁波脉冲信号在波阻抗突变处产生波的折反射，所述波阻抗突变处包括电缆终端接头、中间接头和故障点；数据采集装置采集行波电压或电流信息，计算机软件对行波进行分析，测量故障距离，计算各波阻抗突变处反射波的反射率和极性，利用电缆中间接头交叉互联处和故障点对电磁波信号折反射的不同特性进行故障识别，在行波测距仪识别反射率较高且反射波极性为负的位置是电缆击穿或短路故障点，反之是电缆中间接头。

本发明所述，行波脉冲信号在电缆的波阻抗突变处依次产生三个行波信号反射波，根据反射波为正或为负来判别该点有无电缆的短路故障点。

以上本发明所述，电压发射波极性与入射波极性相同时，所述波阻抗突变为电缆终端头、中间接头或开路故障点。

本发明所述，电压发射波极性与入射波极性相反时，所述波阻抗突变处为击穿或短路故障点。

本发明提供的电力电缆测距信号识别方法，与现有技术相比，能够根据电缆各波阻抗突变处电磁波脉冲信号折反射的不同识别该位置是电缆终端头、中间接头或故障点，有效解决目前单芯电缆故障行波测距的中间接头折反射干扰故障点识别的问题，仅利用行波测距仪的识别技术就可以解决问题，具有不需要在电缆或接头处进行处理的优势。

附图说明

图1本发明单芯电力电缆的故障测距信号识别方法的流程示意图；

图2本发明电磁波脉冲信号在电缆各波阻抗突变处产生的波的折反射示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

图1示意性地显示了本发明的单芯电力电缆故障测距信号识别方法。

本实施例的单芯电力电缆故障测距信号识别方法如图1所示，包括，在高压发生器对电缆加压，电缆的一端或两端对试品电缆发送或者击穿故障点产生电磁波脉冲信号；电磁波脉冲信号在波阻抗突变处产生波的折反射，所述波阻抗突变处包括电缆终端接头、中间接头和故障点；数据采集装置采集行波电压或电流信息，计算各波阻抗突变处反射波的反射率和极性；利用电缆中间接头交叉互联处和故障点对电磁波信号折反射的不同特性进行计算机软件对行波进行分析，测量故障距离，故障识别，识别反射率较高并且反射波极性为负的位置是电缆击穿或短路故障点，反之是电缆中间接头。

图2示意性的显示了一试品电缆在高压发生器对电缆加压，在故障信号识别中电磁波脉冲信号在电缆各波阻抗突变处产生的波的折反射。具体地，对试品电缆发射行波脉冲信号，脉冲信号在电缆的波阻抗突变处依次产生三个行波信号反射波，从左侧起第一个反射波为正，识别该点为电缆中间接头，从左侧起第二个反射波为正，识别该点为电缆的另一中间接头，从左侧起第三个反射波为负，识别该点为电缆的短路故障点。进一步地，可利用行波测距仪根据电磁波脉冲在电缆中传输产生的故障点和测量点的时间差计算故障点距离。

单芯电缆本体段的主绝缘材料的相对介电系数大约是2～n；外护层交叉互联处的电场与本体段不同，除了主绝缘部分，大部分为空气绝缘，相对介电系数降低为接近于1。因此，中间接头处的波速度和波阻抗将发生突变，此处将发生行波信号的折反射。

以常见的YJLW02-64/110-1×400mm2单芯电缆水平敷设为例，建立电缆本体段分布参数模型。按照制造商参数，每米电缆本体的电阻、电容分别为：

R₀＝0.047Ω

C₀＝0.167nF

按照相间距0.2m、线芯直径23.8mm计算，每米电缆的电感：

电缆本体段的波阻抗：

单芯电缆中间接头外护层交叉互联段虽然长度只有数米，导线只有部分绝缘是塑料，主要绝缘是空气。取相对介电常数为1，则波阻抗为:

因此，单芯电缆交叉互联接头处的波阻抗远大于电缆本体段，行波脉冲信号将产生较严重的折反射。折反射率分别为：

反射率超过折射率，仅比终端头开路(波阻抗约400Ω)时的反射率0.727略小。同时，中间接头的长度一般大于故障击穿点。因此，在行波测距过程中，第一个中间接头处后的故障点放电信号或首端发射的脉冲型号将被衰减50％以上，行波测距仪自动识别到的故障点一般为第一个中间接头。

如图2所示，同上述电缆实际脉冲法测试，试品电缆有2处中间接头交叉互联，末端进行短路接地，则脉冲法测试明显可以识别2处中间接头的反射波电压与入射波极性相同为正，而末端短路故障点反射波电压与入射波极性相反为负。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电力电缆测距识别方法，其特征是超过66KV高电压长距单芯电缆需要按照3的倍数设置中间接头，中间接头处外金属护层采用交叉互联，外护层用铅/铝非导磁金属材料，三相抵消降低感应电流的电力电缆故障测距信号识别，一般在高压发生器对电缆加压后，电缆的一端或两端对试品电缆发送或者击穿故障点产生电磁波脉冲信号，所述电磁波脉冲信号在波阻抗突变处产生波的折反射，所述波阻抗突变处包括电缆终端接头、中间接头和故障点；数据采集装置采集行波电压或电流信息，计算机软件对行波进行分析，测量故障距离，计算各波阻抗突变处反射波的反射率和极性，利用电缆中间接头交叉互联处和故障点对电磁波信号折反射的不同特性进行故障识别，在行波测距仪识别反射率较高且反射波极性为负的位置是电缆击穿或短路故障点，反之是电缆中间接头。

2.根据权利要求1所述一种电力电缆测距识别方法，其特征是行波脉冲信号在电缆的波阻抗突变处依次产生三个行波信号反射波，根据反射波为正或为负来判别该点有无电缆的短路故障点。

3.根据权利要求1所述一种电力电缆测距识别方法，其特征是电压反射波极性与入射波极性相同时，所述波阻抗突变为电缆终端头、中间接头或开路故障点。

4.根据权利要求1所述一种电力电缆测距识别方法，其特征是电压反射波极性与入射波极性相反时，所述波阻抗突变处击穿或短路故障点。

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