CN113884737B - 一种高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法及装置 - Google Patents
一种高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及输配电设备检测技术领域，尤其涉及一种高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法及装置，该方法包括以下步骤：任选两组不同的两相，利用交流源经过限流装置注入两次不同且区别工频或现场干扰的交流稳定电流，运用电流测试装置测试每次注入频率下的电流，同时运用第三相作为电压测量装置的引线直接测试各相接地系统两侧的注入频率下的电压，运用欧姆定律、阻抗与电阻、电感的关系，联系方程求出各相接地系统的电阻与电感，当电缆单相电阻大于1Ω，任两相比值超过2，判断电缆接地系统连接缺陷，可带电检测电缆金属护套电气连接状态，操作简单、方便，效率高。
Description
技术领域
本发明涉及输配电设备检测技术领域，尤其涉及一种高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法及装置。
背景技术
高压电缆是供电设备与用电设备之间的桥梁，起传输电能的作用；高压电缆在带负荷运行时，在屏蔽层会形成感应电压，尤其是当电缆线路发生短路故障、遭受雷电冲击或操作过电压时，屏蔽上会形成很高的感应电压，将会危及人身安全，甚至可能击穿电缆外护套，为了避免这种现象的发生，通常采用单端接地的方式，形成高压电缆单端接地系统；
相关技术中，高压电缆单端接地系统封铅等连接失效，极易引起电缆铝护套或电缆附件内部金属悬浮放电而引发电缆故障，为此需要对高压电缆单端接地系统进行连接状态的检测；然而由于电缆金属护套长度长，并与附件尾管和接地箱铜排连接，电气连接复杂，传统检测方法仅能在线路停役时开展测试，时效差且存在局限性。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法及装置，实现高压电缆单端接地系统连接状态的带电检测。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一方面，本发明提供了一种高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法，包括以下步骤：S10：注入两次不同频率的交流稳定电流于电缆接地侧三相的任意两相之间；
S20：测量每次注入频率下的电流；
S30：运用第三相作为电压测量引线测量注入不同频率的交流稳定电流时接地系统两侧的电压；S40：重复步骤S10至S30，分别测量出电缆接地侧每一相在不同频率交流稳定电流下对应的电流和电压；
S50：根据每一相在不同频率下的交流稳定电流下测量得出的电流和电压，利用欧姆定律计算各相电缆接地侧的阻抗；
S60：利用阻抗与电阻、电感以及频率的关系，组建联立方程，计算得出各相接地侧的电阻；
S70：若各相中任一相的电阻值大于1欧姆，或者任意两相之间电阻的比值大于2，则判定接地系统存在连接缺陷，否则判定为接地系统连接状态正常。
进一步地，在步骤S10中，两次注入交流稳定电流的频率不同，且区别于工频或者现场干扰频率。进一步地，在注入电流时，将测试引线连接在电缆接地侧的铜排或者尾管上。
进一步地，在注入不同频率的交流稳定电流时，使用交流电源注入。
进一步地，所述交流电源与限流装置连接后再进行电流的注入。
进一步地，在步骤S20中，测量每次注入频率下的电流采用电流测试装置进行测试。
进一步地，在步骤S30中，运用电压测量装置直接测量各相接地系统两侧的注入频率下的电压。
进一步地，在步骤S50中，利用欧姆定律计算各相电缆接地侧的阻抗，用公式表示为：
ZA1＝UA1/IAB1；
ZA2＝UA2/IAB2；
ZB1＝UB1/IAB1；
ZB2＝UB2/IAB2；
ZC1＝UC1/IAC1；
ZC2＝UC2/IAC2；
其中，IAB1为A、B回路间注入F1频率下的交流电流，UA1、UB1为A、B回路间注入F1频率下的交流电流下对应的A相、B相接地系统电压值；
IAB2为A、B回路间注入F2频率下的交流电流，UA2、UB2为A、B回路间注入F1频率下的交流电流下对应的A相、B相接地系统电压值；
IAC1为A、C回路间注入F1频率下的交流电流，UC1为A、C回路间注入F1频率下的交流电流下对应的C相接地系统电压值；
IAC2为A、C回路间注入F2频率下的交流电流，UC1为A、C回路间注入F2频率下的交流电流下对应的C相接地系统电压值；
ZA1为A相接地系统频率为F1下的阻抗值，ZA2为A相接地系统频率为F2下的阻抗值；ZB1为B相接地系统频率为F1下的阻抗值，ZB2为B相接地系统频率为F2下的阻抗值；ZC1为C相接地系统频率为F1下的阻抗值，ZC2为C相接地系统频率为F2下的阻抗值。
进一步地，在步骤S60中，利用阻抗与电阻、电感以及频率的关系，组建的联立方程为：
ZA1＝RA+2π*F1*LA
ZA2＝RB+2π*F2*LA (1)
ZB1＝RB+2π*F1*LB
ZB2＝RB+2π*F2*LB (2)
ZC1＝RC+2π*F1*LC
ZC2＝RC+2π*F2*LC (3)
根据公式(1)解得RA、LA，其中RA为A相接地系统电阻，LA为接地系统A相的电感；
根据公式(2)解得RB、LB，其中RB为B相接地系统电阻，LB为接地系统B相的电感；
根据公式(3)解得RC、LC，其中RC为C相接地系统电阻，LC为接地系统C相的电感。
10.一种高压电缆单端接地系统连接状态带电测试装置，应用于如权利要求1至9任一项所述的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法，进一步地，包括交流电源、限流装置、电压测量装置、电流测试装备、测试引线及夹具；
所述交流电源用于对电缆单端接地系统保护接地侧的铜排或终端尾管两两相铜排注入任两种区别工频或现场干扰频率的稳定电流信号；
所述限流装置与所述交流电源连接，用于限制电缆金属护套感应电压对于测试装备的影响；
所述电压测量装置用于测量激励交流电流下单端接地系统各相金属护套的感应电压；
所述测试引线与所述夹具连接，用于连接接地系统保护接地侧的铜排或终端尾管。
11.根据权利要求10所述的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试装置，进一步地，所述交流电源为交流变频电源。
12.根据权利要求10所述的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试装置，进一步地，所述限流装置的电流信号输入阻抗大于10Ω。
13.根据权利要求10所述的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试装置，进一步地，所述电流测量装置的测试分辨率小于1A。
14.根据权利要求10所述的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试装置，进一步地，所述电压测量装置的测试分辨率小于1V。
本发明的有益效果为：本发明利用异频法，以及电缆的电阻、电感不变的特性，通过联立方程得出各相的电阻和电感值，通过电阻值或者任意两相之间电阻比值来判定电缆接地系统连接缺陷，与现有技术相比，无需等到线路停役，可带电检测电缆接地侧系统的连接状态，操作简单、方便、效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例中高压电缆单端接地系统示意图
图3为本发明实施例中电缆接地系统的等效示意图；
图4为本发明实施例中高压电缆单端接地系统连接状态带电测试装置的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1至3所示的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法，包括以下步骤：
S10：注入两次不同频率的交流稳定电流于电缆接地侧三相的任意两相之间；这里需要指出的是，在进行注入电流时，具体选择第一相、第二相是三相中的任意两相，与顺序无关，本实施例中，以选择A相为第一相、B相为第二相、C相为第三相为例。
S20：测量每次注入频率下的电流；运用电流测试装备测试第一相、第二相铜排或尾管两次不同频率下输入的电流分别IAB1、IAB2，其中IAB1为A、B回路间注入F1频率下的交流电流，IAB2为A、B回路间注入F2频率下的交流电流。
S30：运用第三相作为电压测量引线测量注入不同频率的交流稳定电流时接地系统两侧的电压；运用电压测量装置分别连接第三相、第一相间回路铜排或尾管，测试A相两次不同频率下的交流电压分别为UA1、UA2；运用电压测量装置分别连接第三相、第二相间测试第二相两次不同频率下的交流电压分别为UB1、UB2。
S40：重复步骤S10至S30，分别测量出电缆接地侧每一相在不同频率交流稳定电流下对应的电流和电压；运用电流测试装置测试第一相、第三相铜排或尾管两次不同频率下输入的电流分别IAC1、IAC2，其中IAC1为A、B回路间注入F1频率下的交流电流，IAC2为A、C回路间注入F2频率下的交流电流。运用电压测量装置分别连接第二相、第三相间回路铜排或尾管，测试第三相两次不同频率下的交流电压分别为UC1、UC2。
S50：根据每一相在不同频率下的交流稳定电流下测量得出的电流和电压，利用欧姆定律计算各相电缆接地侧的阻抗；本发明实施例中利用异频法测试电缆金属护套的阻抗，并利用电缆的电阻和电感不变的特性，联立方程得出电缆的电阻和电感值；
S60：利用阻抗与电阻、电感以及频率的关系，组建联立方程，计算得出各相接地侧的电阻；
S70：若各相中任一相的电阻值大于1欧姆，或者任意两相之间电阻的比值大于2，则判定接地系统存在连接缺陷，否则判定为接地系统连接状态正常。由于电缆铝护套本身电阻很小的，测试出来回路电阻大于1欧姆，说明接触不良导电性能不好了；而正常情况电阻比值一致的，不会差太多，如果都大于2了，比如A相90m欧姆，B相200m欧姆，说明B相哪接触不好了。
在上述实施例中，任选两组不同的两相，利用交流源经过限流装置注入两次不同且区别工频或现场干扰的交流稳定电流，运用电流测试装置测试每次注入频率下的电流，同时运用第三相作为电压测量测量装置的引线直接测试各相接地系统两侧的注入频率下的电压，运用欧姆定律、阻抗与电阻、电感的关系，联系方程求出各相接地系统的电阻与电感，当电缆单相电阻大于1Ω，任两相比值超过2，判断电缆接地系统连接缺陷，可带电检测电缆金属护套电气连接状态，操作简单、方便，效率高。
在上述实施例的基础上，在步骤S10中，两次注入交流稳定电流的频率不同，且区别于工频或者现场干扰频率。而且，在注入电流时，将测试引线连接在电缆接地侧的铜排或者尾管上。将测试引线分别连接电缆保护接地侧的AB相铜排或尾管，运用电流测试装置测试注入加F1＝80Hz、F2＝90Hz交流稳定电流，测试获取注入电流、及A相、B相接地系统电压；将测试引线分别连接电缆保护接地侧的AC相铜排或尾管，运用电流测试装置测试注入加80Hz、90Hz交流稳定电流，测试获取注入电流、及C接地系统电压。在注入不同频率的交流稳定电流时，使用交流电源注入，而且交流电源与限流装置连接后再进行电流的注入。通过限流装置的设置，可以对线缆和测试装置起到一定的保护作用；
在步骤S20中，测量每次注入频率下的电流采用电流测试装置进行测试，在步骤S30中，运用电压测量装置直接测量各相接地系统两侧的注入频率下的电压；电流电压测试装置为常用的测试仪器，具体型号这里不再进行赘述，具体的测试数据如下：
IAB1＝3.430
UA1＝2.752
UB1＝0.248
IAB2＝3.403
UA2＝2.732
UB2＝0.268
IAC1＝3.430
UC1＝0.248
IAC2＝3.403
UC2＝0.268
其中，IAB1为A、B回路间注入F1频率下的交流电流，UA1、UB1为A、B回路间注入F1频率下的交流电流下对应的A相、B相接地系统电压值；
IAB2为A、B回路间注入F2频率下的交流电流，UA2、UB2为A、B回路间注入F1频率下的交流电流下对应的A相、B相接地系统电压值；
IAC1为A、C回路间注入F1频率下的交流电流，UC1为A、C回路间注入F1频率下的交流电流下对应的C相接地系统电压值；
IAC2为A、C回路间注入F2频率下的交流电流，UC1为A、C回路间注入F2频率下的交流电流下对应的C相接地系统电压值；
在测试完电压和电流质疑后，在步骤S50中，利用欧姆定律计算各相电缆接地侧的阻抗，用公式表示为：
ZA1＝UA1/IAB1；
ZA2＝UA2/IAB2；
ZB1＝UB1/IAB1；
ZB2＝UB2/IAB2；
ZC1＝UC1/IAC1；
ZC2＝UC2/IAC2；
ZA1为A相接地系统频率为F1下的阻抗值，ZA2为A相接地系统频率为F2下的阻抗值；ZB1为B相接地系统频率为F1下的阻抗值，ZB2为B相接地系统频率为F2下的阻抗值；ZC1为C相接地系统频率为F1下的阻抗值，ZC2为C相接地系统频率为F2下的阻抗值。
在步骤S60中，利用阻抗与电阻、电感以及频率的关系，组建的联立方程为：
ZA1＝RA+2π*F1*LA
ZA2＝RB+2π*F2*LA (1)
ZB1＝RB+2π*F1*LB
ZB2＝RB+2π*F2*LB (2)
ZC1＝RC+2π*F1*LC
ZC2＝RC+2π*F2*LC (3)
根据公式(1)解得RA＝0.8Ω，LA＝0.00012H，其中RA为A相接地系统电阻，LA为接地系统A相的电感；
根据公式(2)解得RB＝0.04Ω，LB＝0.00012H，其中RB为B相接地系统电阻，LB为接地系统B相的电感；
根据公式(3)解得RC＝0.04Ω，LC＝0.00012H，其中RC为C相接地系统电阻，LC为接地系统C相的电感。
分析RA/RB或RA/RC＝20＞2，判断A相高压电缆单端接地系统接地连接缺陷。
另一方面，本发明实施例还提供了一种如图4所示的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试装置，应用于上述高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法中，包括交流电源、限流装置、电压测量装置、电流测试装备、测试引线及夹具；
交流电源用于对电缆单端接地系统保护接地侧的铜排或终端尾管两两相铜排注入任两种区别工频或现场干扰频率的稳定电流信号；
限流装置与交流电源连接，用于限制电缆金属护套感应电压对于测试装备的影响；
电压测量装置用于测量激励交流电流下单端接地系统各相金属护套的感应电压；
测试引线与夹具连接，用于连接接地系统保护接地侧的铜排或终端尾管。
这里需要指出的是，在本发明实施例中，交流电源为交流变频电源；而且限流装置的电流信号输入阻抗大于10Ω，电流测量装置的测试分辨率小于1A，电压测量装置的测试分辨率小于1V。在具体测量时，需要根据注入电流的频率来测量对应频率下的电流和电压。通过上述设定，可以提高测量的精度，并且保证测试装置的稳定测量，提高测量数据的可靠性。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10：注入两次不同频率的交流稳定电流于电缆接地侧三相的任意两相之间；
S20：测量每次注入频率下的电流；
S30：运用第三相作为电压测量引线测量注入不同频率的交流稳定电流时接地系统两侧的电压；
S40：重复步骤S10至S30，分别测量出电缆接地侧每一相在不同频率交流稳定电流下对应的电流和电压；
S50：根据每一相在不同频率下的交流稳定电流下测量得出的电流和电压，利用欧姆定律计算各相电缆接地侧的阻抗；
S60：利用阻抗与电阻、电感以及频率的关系，组建联立方程，计算得出各相接地侧的电阻；
S70：若各相中任一相的电阻值大于1欧姆，或者任意两相之间电阻的比值大于2，则判定接地系统存在连接缺陷，否则判定为接地系统连接状态正常；
在步骤S20中，测量每次注入频率下的电流采用电流测试装置进行测试；
在步骤S30中，运用电压测量装置直接测量各相接地系统两侧的注入频率下的电压；
在步骤S50中，利用欧姆定律计算各相电缆接地侧的阻抗，用公式表示为：
ZA1＝UA1/IAB1；
ZA2＝UA2/IAB2；
ZB1＝UB1/IAB1；
ZB2＝UB2/IAB2；
ZC1＝UC1/IAC1；
ZC2＝UC2/IAC2；
其中，IAB1为A、B回路间注入F1频率下的交流电流，UA1、UB1为A、B回路间注入F1频率下的交流电流下对应的A相、B相接地系统电压值；
IAB2为A、B回路间注入F2频率下的交流电流，UA2、UB2为A、B回路间注入F1频率下的交流电流下对应的A相、B相接地系统电压值；
IAC1为A、C回路间注入F1频率下的交流电流，UC1为A、C回路间注入F1频率下的交流电流下对应的C相接地系统电压值；
IAC2为A、C回路间注入F2频率下的交流电流，UC1为A、C回路间注入F2频率下的交流电流下对应的C相接地系统电压值；
ZA1为A相接地系统频率为F1下的阻抗值，ZA2为A相接地系统频率为F2下的阻抗值；ZB1为B相接地系统频率为F1下的阻抗值，ZB2为B相接地系统频率为F2下的阻抗值；ZC1为C相接地系统频率为F1下的阻抗值，ZC2为C相接地系统频率为F2下的阻抗值；
在步骤S60中，利用阻抗与电阻、电感以及频率的关系，组建的联立方程为：
ZA1＝RA+2π*F1*LA
ZA2＝RB+2π*F2*LA (1)
ZB1＝RB+2π*F1*LB
ZB2＝RB+2π*F2*LB (2)
ZC1＝RC+2π*F1*LC
ZC2＝RC+2π*F2*LC (3)
根据公式(1)解得RA、LA，其中RA为A相接地系统电阻，LA为接地系统A相的电感；
根据公式(2)解得RB、LB，其中RB为B相接地系统电阻，LB为接地系统B相的电感；
根据公式(3)解得RC、LC，其中RC为C相接地系统电阻，LC为接地系统C相的电感。
2.根据权利要求1所述的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法，其特征在于，在步骤S10中，两次注入交流稳定电流的频率不同，且区别于工频或者现场干扰频率。
3.根据权利要求2所述的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法，其特征在于，在注入电流时，将测试引线连接在电缆接地侧的铜排或者尾管上。
4.根据权利要求2所述的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法，其特征在于，在注入不同频率的交流稳定电流时，使用交流电源注入。
5.根据权利要求4所述的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法，其特征在于，所述交流电源与限流装置连接后再进行电流的注入。
6.一种高压电缆单端接地系统连接状态带电测试装置，应用于如权利要求1至5任一项所述的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试方法，其特征在于，包括交流电源、限流装置、电压测量装置、电流测试装备、测试引线及夹具；
所述交流电源用于对电缆单端接地系统保护接地侧的铜排或终端尾管两两相铜排注入任两种区别工频或现场干扰频率的稳定电流信号；
所述限流装置与所述交流电源连接，用于限制电缆金属护套感应电压对于测试装备的影响；
所述电压测量装置用于测量激励交流电流下单端接地系统各相金属护套的感应电压；
所述测试引线与所述夹具连接，用于连接接地系统保护接地侧的铜排或终端尾管。
7.根据权利要求6所述的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试装置，其特征在于，所述交流电源为交流变频电源。
8.根据权利要求6所述的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试装置，其特征在于，所述限流装置的电流信号输入阻抗大于10Ω。
9.根据权利要求6所述的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试装置，其特征在于，所述电流测量装置的测试分辨率小于1A。
10.根据权利要求6所述的高压电缆单端接地系统连接状态带电测试装置，其特征在于，所述电压测量装置的测试分辨率小于1V。
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