CN113567807A - 一种电力电缆金属护套层电流异常的检测方法 - Google Patents

一种电力电缆金属护套层电流异常的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力电缆金属护套层电流异常的检测方法，该方法包括以下步骤：检测点预处理步骤：分离电缆金属护套层并以导体衔接；检测回路搭建步骤：将电缆与串联谐振试验系统连接形成检测回路；检测数据采集步骤：采集测量点的泄漏电流数据；模型生成步骤：对试验电缆多个位置处重复执行检测点预处理步骤、检测回路搭建步骤以及检测数据采集步骤，得到多组测量点的泄漏电流数据，根据多组测量点的泄漏电流数据生成实际电流模型；异常判定步骤：将实际电流模型与标准电流模型对比，判断电缆中金属护套层与缓冲层接触处是否薄弱；本发明通过对比实际电流模型与标准电流模型进行判断电缆金属护套层电流的异常，为电缆状态评估提供了参考依据。

Description

一种电力电缆金属护套层电流异常的检测方法
技术领域
本发明涉及电缆监测技术领域，尤其涉及一种电力电缆金属护套层电流异常的检测方法。
背景技术
近年来，随着城市的发展，高压电力电缆得到了越来越广泛的应用。在电缆工作时，受轴向电场影响，高压电力电缆的导体与金属护套层之间将流过导致泄漏电流的产生。当金属护套层的安装不符合要求时，泄漏电流将从金属护套层的压迫点集中流入，进而产生很大的局部电流。当集中的局部电流经过半导电缓冲层时，有可能造成缓冲层的烧蚀，严重时可能导致电缆故障。
目前对电缆金属护套层中的电流测量主要将金属护套层视为一个整体，对金属护套层末端接地处总入地电流进行测量，将电流互感器套于护套末端的接地处，通过互感器降低电流后使用电流表检测电缆全段上金属护套层的总电流。
然而发明人发现，对于现有技术主要集中在对金属护套层末端接地处总入地电流的测量方法仍具有不足之处：这种测量无法获得金属护套层上的电流分布，也无法确定泄漏电流集中流入的位置，因此无法作为指标以正确反映电缆的运行状态。因此，需要找到一种对电缆金属护套层中电流异常的检测方法，以正确反映电缆的运行状态并判断是否有缓冲层烧蚀的危险。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明提出了一种电力电缆金属护套层电流异常的检测方法，通过对电缆护套层进行分段故障检测，进而获得电缆金属护套层不同位置电流。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电力电缆金属护套层电流异常的检测方法，包括以下步骤：
步骤S1、检测点预处理步骤：
通过分离电缆金属护套层并以导体衔接，通过测量导体上的电流以获得金属护套层电流，通过电流互感器接电流表测量金属护套层电流；
步骤S2、检测回路搭建步骤：
将电缆与串联谐振试验系统连接形成检测回路；
步骤S3、检测数据采集步骤：
在对应测量点通过电流互感器与电流表进行采集得到一组测量点的泄漏电流数据；
所述测量点的泄漏电流数据为根据电流值与变比的乘积表示测量点的金属护套层泄漏电流，所述电流值为通过电流表检测得到，所述变比为电流互感器利用电磁感应原理时产生的变比；
步骤S4、模型生成步骤：
对试验电缆多个位置处重复执行检测点预处理步骤、检测回路搭建步骤以及检测数据采集步骤，得到多组测量点的泄漏电流数据，其中所述多个位置处为多个不同位置的测量点；
根据多组测量点的泄漏电流数据生成实际电流模型，所述实际电流模型具体为电缆的金属护套层泄漏电流模型；
步骤S5、异常判定步骤：
将实际电流模型与标准电流模型对比，在每个测量点上根据预设允许误差值进行判断电缆中金属护套层与缓冲层接触处是否薄弱；
当实际电流模型与标准电流模型在测量点的差值超出预设允许误差值时，视为电缆中金属护套层与缓冲层接触薄弱处，即该测量点判定为异常测量点；
所述标准电流模型为标准合格电缆的金属护套层泄漏电流模型。
作为优选的技术方案，所述步骤S1、检测点预处理步骤具体为：
剥离检测点的电缆护套，使金属护套层露出，在测量点将金属护套层切断形成断点，在断点两侧分别用导体连接；
将电流互感器连接于导体上，将电流表通过屏蔽导线连接至二次接线端子，所述电流互感器用于感应金属护套层在断点处的电流，所述电流表用于测量金属护套层在断点处的电流。
作为优选的技术方案，根据权利要求1所述的电力电缆金属护套层电流异常的检测方法，其特征在于，在步骤S2中，所述将电缆与串联谐振试验系统连接形成检测回路具体为：将电缆线芯一端连接至串联谐振试验系统的高压输出端，另一端采用悬空的方式进行空载试验，对远端金属护套层进行接地处理。
作为优选的技术方案，在步骤S2中，所述将电缆与串联谐振试验系统连接形成检测回路具体为：将电缆线芯一端连接至串联谐振试验系统的高压输出端，另一端通过连接穿心变压器形成闭合回路，进行负载实验。
作为优选的技术方案，所述标准电流模型表示正常装设电缆金属护套层电流与距离高压侧的距离位置的关系，具体表示为：
I(x)＝Ix
式中I(x)和Ix均为正常装设电缆金属护套层电流，x为距离高压侧的距离；
当电缆金属护套层正常安装时，从金属护套与缓冲层的各接触点流入金属护套的泄漏电流为常数；
长度为l处的金属护套电流I(l)可以描述为：
Figure RE-GDA0003228269820000031
L为电缆长度，N为电缆流入点个数，Δi为从金属护套与缓冲层的各接触点流入金属护套的泄漏电流。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明提出的电力电缆金属护套层电流异常的检测方法，通过将金属护套层分段以测得金属护套层上不同位置处流过的电流，构建实际电流模型，通过对比实际电流模型与标准电流模型的差异进行判断电缆金属护套层电流的异常，从而达到对金属护套层电流的定量测量以及差值判断，为金属护套与缓冲层接触状态评估提供了可靠参考依据，从而判断出测量区间内是否存在金属护套层与缓冲层挤压或是接触不良现象，本发明在检测上具有较高的准确性、灵活性和可执行性。
附图说明
图1为本发明实施例1中电力电缆金属护套层电流异常的检测方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例1中使用电流互感器的测试示意图；
图3为本发明实施例1中金属护套层电流测试回路示意图；
图4为本发明实施例1中金属护套层泄漏电流分布示意图；
图5为本发明实施例1中电缆金属护套层异常检测试验接线示意图。
其中，1-一次母线穿孔，2-环绕铁心，3-二次绕组，4-二次接线端子，5- 电流表，6-屏蔽导线，7-电缆，8-金属护套层，9-导体，10-电流互感器，11- 串联谐振试验系统。
具体实施方式
在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在该词前面的元素或者物件涵盖出现在该词后面列举的元素或者物件及其等同，而不排除其他元素或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，否则术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种电力电缆金属护套层电流异常的检测方法，该方法通过在电缆缓冲层分压电压进行在线测试，该方法包括以下步骤：
步骤S1、检测点预处理步骤：
取一段电缆并对电缆护套进行剥离预设长度，使金属护套层露出。实际应用时，预设长度设置为10cm，此外本领域技术人员可根据实际情况调整预设长度，本实施例在此不做限定。
在测量点将金属护套层切断形成断点，在断点两侧分别用导体连接，将电流互感器连接于导体上，将电流表通过屏蔽导线连接至二次接线端子，该电流互感器用于感应金属护套层在断点处的电流，电流表用于测量金属护套层在断点处的电流；
步骤S2、检测回路搭建步骤：
将电缆与串联谐振试验系统连接形成检测回路；具体地，将电缆线芯一端连接至串联谐振试验系统的高压输出端，另一端采用悬空的方式进行空载试验，即对远端金属护套层进行接地处理；
实际应用时，在步骤S2中将电缆与串联谐振试验系统连接形成检测回路，本领域技术人员还可以根据实际情况将电缆线芯的另一端通过连接穿心变压器形成闭合回路，进行负载实验。
步骤S3、检测数据采集步骤：
在对应测量点通过电流互感器利用电磁感应原理感应出带有变比的电流，通过读取电流表显示的电流值，该电流值与变比的乘积表示测量点的金属护套层泄漏电流，得到一组测量点的泄漏电流数据。实际应用时，通过控制台控制串联谐振系统对电缆导体逐级施加电压，至电缆的额定电压停止增压，电缆导体上有电压时，会有泄漏电流从金属护套层与缓冲层的接触点流入金属护套层。
步骤S4、模型生成步骤：
对试验电缆多个位置处重复执行检测点预处理步骤、检测回路搭建步骤以及检测数据采集步骤，进而得到多组测量点的泄漏电流数据，其中多个位置处为多个不同位置的测量点；
根据多组测量点的泄漏电流数据生成实际电流模型，实际电流模型具体为电缆的金属护套层泄漏电流模型。
步骤S5、异常判定步骤：
将实际电流模型与标准电流模型对比，在每个测量点上根据预设允许误差值进行判断电缆中金属护套层与缓冲层接触处是否薄弱，当实际电流模型与标准电流模型在测量点的差值超出预设允许误差值时，视为电缆中金属护套层与缓冲层接触薄弱处，即该测量点判定为异常测量点；其中标准电流模型为标准合格电缆的金属护套层泄漏电流模型。
通过上述步骤，本领域技术人员可根据得到的异常测量点判断被测量区间金属护套层的工作情况。
对于检测原理，本实施例在此做进一步说明：
结合图2和图3所示，测量时接入使用的电流互感器，当电流法相穿入一次母线穿孔时，根据电磁感应原理，环绕铁心的二次绕组上将感应出一定变比的电流，将电流表通过屏蔽导线连接至二次接线端子即可测量二次绕组上的电流。
结合图3所示，对金属护套层电流测试回路进行检测，将金属护套层正常装设的电缆的金属护套层从距离高压侧l的某波峰点A分离形成断点，使用导体将断点连接，电流互感器套于导体上，将电缆线芯的一端连接至串联谐振试验系统，远端金属护套层接地，进而形成测试回路。根据电磁感应原理，电流互感器的二次线圈上将感应出经过一定变比折算的外接点电流，根据基尔霍夫电流定律，电流表所示电流与变比的乘积即是金属护套层电流，记录此时的护套电流为IA。实际应用时，导体采用良导体。
在标准合格电缆的多处重复该试验，记录多点的护套电流得到标准电流模型，标准电流模型表示正常装设电缆金属护套层电流Ix与距离高压侧的距离x位置的关系，具体表示为：
I(x)＝Ix
当电缆金属护套层正常安装时，从金属护套与缓冲层的各接触点流入金属护套的泄漏电流Δi可视为常数。因此结合图4所示，对长度为L，具有N个流入点的电缆而言，长度为l处的金属护套电流I(l)可以描述为：
Figure RE-GDA0003228269820000071
在本实施例中，电缆的金属护套采用铝护套，此外本领域技术人员可根据实际情况替换为其他金属护套，本实施例在此不做限定。
如图5所示，为电缆金属护套层异常检测试验进行接线，对于护套电流关于距离的函数和型号已知的任意电缆，在电缆上两点套有电流互感器，记录电流互感器测得电流I1与I2，计算测量点的泄漏电流值：
ΔI＝I2-I1
将计算结果与正常装设电缆的金属护套层电流数学模型得到的结果δI(x)结果对比：当对比结果超出预设允许误差值时，即：
|ΔI-δI(x)|＞∈
其中ΔI为实际电流模型在测量点的泄漏电流值，δI(x)为标准电流模型在测量点的泄漏电流值，∈为预设允许误差。此时则判断为该测量点的金属护套层与缓冲层接触出现异常情况，由此本领域技术人员可进一步推断被测量区间金属护套层的工作情况。
本实施例通过分离电缆金属护套层并以导体衔接，通过测量导体上的电流以获得金属护套层电流，通过电流互感器接电流表测量回路实现了电缆上金属护套层电流的测量。利用测量结果获得电缆金属护套层电流Ix与测量点距离高压侧距离x的数学模型I(x)＝Ix，得到数学模型后，对任意未知金属护套层工作情况的电缆均可以使用电流互感器测得两点之间的金属护套层电流，通过对比数学模型中的预测值与测量电流的差值可以判断测量区间内是否存在金属护套层与缓冲层挤压或是接触不良现象。
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 (5)

1.一种电力电缆金属护套层电流异常的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、检测点预处理步骤：
通过分离电缆金属护套层并以导体衔接，通过测量导体上的电流以获得金属护套层电流，通过电流互感器接电流表测量金属护套层电流；
步骤S2、检测回路搭建步骤：
将电缆与串联谐振试验系统连接形成检测回路；
步骤S3、检测数据采集步骤：
在对应测量点通过电流互感器与电流表进行采集得到一组测量点的泄漏电流数据；
所述测量点的泄漏电流数据为根据电流值与变比的乘积表示测量点的金属护套层泄漏电流，所述电流值为通过电流表检测得到，所述变比为电流互感器利用电磁感应原理时产生的变比；
步骤S4、模型生成步骤：
对试验电缆多个位置处重复执行检测点预处理步骤、检测回路搭建步骤以及检测数据采集步骤，得到多组测量点的泄漏电流数据，其中所述多个位置处为多个不同位置的测量点；
根据多组测量点的泄漏电流数据生成实际电流模型，所述实际电流模型具体为电缆的金属护套层泄漏电流模型；
步骤S5、异常判定步骤：
将实际电流模型与标准电流模型对比，在每个测量点上根据预设允许误差值进行判断电缆中金属护套层与缓冲层接触处是否薄弱；
当实际电流模型与标准电流模型在测量点的差值超出预设允许误差值时，视为电缆中金属护套层与缓冲层接触薄弱处，即该测量点判定为异常测量点；
所述标准电流模型为标准合格电缆的金属护套层泄漏电流模型。
2.根据权利要求1所述的电力电缆金属护套层电流异常的检测方法，其特征在于，所述步骤S1、检测点预处理步骤具体为：
剥离检测点的电缆护套，使金属护套层露出，在测量点将金属护套层切断形成断点，在断点两侧分别用导体连接；
将电流互感器连接于导体上，将电流表通过屏蔽导线连接至二次接线端子，所述电流互感器用于感应金属护套层在断点处的电流，所述电流表用于测量金属护套层在断点处的电流。
3.根据权利要求1所述的电力电缆金属护套层电流异常的检测方法，其特征在于，根据权利要求1所述的电力电缆金属护套层电流异常的检测方法，其特征在于，在步骤S2中，所述将电缆与串联谐振试验系统连接形成检测回路具体为：将电缆线芯一端连接至串联谐振试验系统的高压输出端，另一端采用悬空的方式进行空载试验，对远端金属护套层进行接地处理。
4.根据权利要求1所述的电力电缆金属护套层电流异常的检测方法，其特征在于，在步骤S2中，所述将电缆与串联谐振试验系统连接形成检测回路具体为：将电缆线芯一端连接至串联谐振试验系统的高压输出端，另一端通过连接穿心变压器形成闭合回路，进行负载实验。
5.根据权利要求1所述的电力电缆金属护套层电流异常的检测方法，其特征在于，所述标准电流模型表示正常装设电缆金属护套层电流与距离高压侧的距离位置的关系，具体表示为：
I(x)＝Ix
式中I(x)和Ix均为正常装设电缆金属护套层电流，x为距离高压侧的距离；
当电缆金属护套层正常安装时，从金属护套与缓冲层的各接触点流入金属护套的泄漏电流为常数；
长度为l处的金属护套电流I(l)可以描述为：
Figure FDA0003179231250000021
L为电缆长度，N为电缆流入点个数，Δi为从金属护套与缓冲层的各接触点流入金属护套的泄漏电流。
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