CN115792328B - 基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流方法与装置 - Google Patents
基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流方法与装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流方法与装置，包括步骤：(1)选择电缆交叉互联接地系统任意交叉互联接地箱位置的三相同轴电缆作为测试点；(2)在测试点位置拆装测试装置，通过测试装置获取同轴电缆磁感应电压或电流参数；(3)基于测量单元获取的电压或电流有效值参数，采用电磁感应定律和基尔霍夫定律计算被测电缆交叉互联接地系统中各相支路的环流数值；(4)通过比较各相支路的环流大小，选取最大环流Imax判断电缆交叉互联接地系统状态。本发明能够精确测试电缆交叉互联接地系统环流，并根据获取的系统环流进一步判断电缆线路交叉互联状态，以便及时消缺。
Description
技术领域
本发明涉及输变电设备的技术领域，具体是涉及一种基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流方法与装置。
背景技术
城区部分电缆线路地下环境复杂，存在直接接地箱查找不到、交叉互联接地箱锈蚀无法打开等问题，导致电缆交叉互联接地系统环流测试困难，给电缆线路带来安全隐患。现有技术中常采用钳型表从交叉互联接地箱同轴电缆测试环流的方法，但由于交叉互联接地箱同轴电缆含有内、外两芯引线，因此采用钳型表存在测试误差大，引起误判或无法识别缺陷的问题。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明公开了一种基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流方法，可精确测试电缆交叉互联接地系统环流。同时，本发明还提供一种基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统，能够精确获取系统环流数值。
技术方案：为解决上述问题，本发明提供一种基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流方法，包括以下步骤：
(1)选择电缆交叉互联接地系统中任意交叉互联接地箱位置的三相同轴电缆作为测试点；
(2)在测试点位置拆装测试装置，通过测试装置获取同轴电缆磁感应电压或电流参数；具体过程为：将反向串接的两个互感器分别安装于三相同轴电缆中的不同相电缆上，通过测量单元测试获取两个互感器输出电压或电流有效值参数后拆除，重复安装拆除操作直至获取三相同轴电缆中每两相同轴电缆上安装的两个互感器输出电压或电流有效值参数；所述测量单元为具有电压或电流测量功能的表计或测量模块；
(3)基于测量单元获取的电压或电流有效值参数，采用电磁感应定律和基尔霍夫定律计算被测电缆交叉互联接地系统中各相支路的环流数值；
进一步的，还包括：
(4)通过比较各相支路的环流大小，选取最大环流Imax判断电缆交叉互联接地系统状态；判断的标准为：当Imax＜50A，判断为正常；当50≤Imax＜100A判断为异常；当Imax≥100A判断为缺陷状态。
进一步的，步骤(2)具体包括：
(2.1.1)将两个互感器分别安装在第一相、第二相同轴电缆上，且保持两个互感器安装方向相反；将两个互感器一侧的同名端短接，两个互感器另一侧的同名端分别通过引线引出并连接至测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后输出的电压或电流参数后拆除互感器；
(2.1.2)再将两个互感器分别安装在第二、第三相同轴电缆上，且保持两个互感器安装方向相反；将两个互感器一侧的同名端短接，两个互感器另一侧的同名端分别通过引线引出并连接测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后的电压或电流参数后拆除互感器；
(2.1.3)再将两个互感器分别安装在第三、第一相同轴电缆上，且保持两个互感器安装方向相反；将两个互感器一侧的同名端短接，两个互感器另一侧的同名端分别通过引线引出连接至测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后输出的电压或电流参数后拆除互感器。
进一步的，步骤(2)具体包括：
(2.2.1)在三相同轴电缆的每相电缆上均安装互感器，先使第一相、第二相同轴电缆上的互感器安装方向相反，第二相、第三相同轴电缆上的互感器安装方向相反；
(2.2.2)将分别安装于第一相、第二相同轴电缆上的两个互感器一侧的同名端短接，另一侧的同名端分别以引线引出并连接测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后的电压或电流参数后拆除两个互感器之间的连接；
(2.2.3)再将分别安装于第二相、第三相同轴电缆上的两个互感器一侧的同名端短接，另一侧的同名端分别以引线引出并连接测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后的电压或电流参数后拆除两个互感器之间的连接；
(2.2.4)拆除并重新安装互感器，使第一相、第三相同轴电缆上的互感器安装方向相反，将分别安装于第一相、第三相同轴电缆上的两个互感器一侧的同名端短接，另一侧的同名端分别以引线引出并连接测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后的电压或电流参数后拆除互感器。
进一步的，步骤(3)中当测量单元获取为电压有效值参数，则各相支路的环流数值计算公式为：
I1＝KA/3*U01
I2＝KA/3*U02
I3＝KA/3*U03
式中，I1为第一相环流大小；I2为第二相环流大小；I3为第三相环流大小；U01为互感器安装在第一相、第二相同轴电缆反向串联后感应形成电压；U02为互感器安装在第二相、第三相同轴电缆反向串联后感应形成电压；U03为互感器安装在第三相、第一相同轴电缆反向串联后感应形成电压；KA为两个互感器穿芯内电流输入有效值与互感器线圈电压输出有效值比值的平均值；
步骤(3)中当测量单元获取为电流有效值参数，则各相支路的环流数值计算公式为：
I1＝2/3*KB*I01
I2＝2/3*KB*I02
I3＝2/3*KB*I03
式中，I01为互感器安装在第一相、第二相同轴电缆反向串联后感应形成电流；I02为互感器安装在第二相、第三相同轴电缆反向串联后感应形成电流；I03为互感器安装在第三相、第一相同轴电缆反向串联后感应形成电流；KB为两个互感器同向串接后二次线圈接入测量单元，测试穿芯内电流输入有效值与测量单元测试二次线圈电流有效值比值。
此外，本发明还提供一种基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流装置，包括至少两个互感器、测量单元；
两个反向串联的互感器用于分别拆装于交叉互联箱三相同轴电缆中不同相电缆；
所述测量单元用于测量获取两个反向串联的互感器安装于每两相同轴电缆感应形成的电压有效值或电流有效值。
进一步的，反向串联的两个互感器在相同穿芯输入电流下、二次线圈输出的电压幅值相对误差不超过10％。
进一步的，反向串联的两个互感器在在工频状态的输入阻抗相对误差不超过10％。
进一步的，所述测量单元选用具有电压测量功能且测试精度范围为(0,1]V的表计或测量模块。
进一步的，所述测量单元选用具有电流测量功能且测试精度范围为(0,1]A的表计或测量模块。
有益效果：本发明提供的一种基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流方法相对于现有技术而言，其优点在于，采用双互感器的方式，即通过交叉互联接地箱处三相同轴电缆的每两相电缆中拆装两个反向串联的互感器，并通过测量单元获取两个互感器感应输出的电压或电流有效值，运用电磁感应定律、基尔霍夫定律计算被测交叉互联接地系统三支段环流数值，通过环流大小检测判断电缆交叉互联接地系统状态；在直接接地箱查找不到交叉互联接地箱锈蚀无法打开情况下，无需拆卸交叉互联接地箱，即能够准确获取系统环流的大小，操作方便、效率高，具有良好的应用前景。
本发明还提供的一种基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流装置相对于现有技术而言，其优点在于，通过测试装置获取准确获取系统环流的数值。
附图说明
图1所示为本发明所述电缆交叉互联接地系统结构示意图；
图2所示为本发明基于互感器二次线圈电压测试示意图；
图3所示为本发明互感器二次线圈输出电压与穿芯输入电流关系；
图4所示为本发明基于互感器二次线圈电流测试示意图；
图5所示为本发明互感器串联后二次线圈输出电流与穿芯输入电流关系；
图6所示为本发明测试等效电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进一步说明。
高压电缆交叉互联接地系统如图1所示，交叉互联接地箱连接的同轴电缆含有两条引线，采用传统钳形表或CT测试的电流为两只引线内电流矢量和，测试不准确存误差。
实施例一、
存在某一交叉互联接地系统因历史原因直接接地箱无法查询到位置，且交叉互联接地箱无法开箱、接头羊角引线因加装了防爆盒的情况下，为了进一步准确的测量电缆交叉互联接地系统的环流，如图2或者图4所示，本发明提供一种基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流方法，具体步骤如下：
步骤一、确定电缆交叉互联接地箱同轴电缆测试位置。
具体的，选择电缆交叉互联接地系统任意交叉互联接地箱位置的同轴电缆作为测试点。
步骤二、拆装测试设备，通过测试设备测试获取同轴电缆磁感应电压或电流参数，具体包括：
(1)将两个互感器分别安装在第一相、第二相同轴电缆上，且保持两个互感器安装方向相反；将两个互感器一侧的同名端短接，两个互感器另一侧的同名端分别通过引线引出并连接至测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后输出的电压U01或电流I01后拆除互感器；
(2)再将两个互感器分别安装在第二、第三相同轴电缆上，且保持两个互感器安装方向相反；将两个互感器一侧的同名端短接，两个互感器另一侧的同名端分别通过引线引出并连接测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后的电压U02或电流I02后拆除互感器；
(3)再将两个互感器分别安装在第三、第一相同轴电缆上，且保持两个互感器安装方向相反；将两个互感器一侧的同名端短接，两个互感器另一侧的同名端分别通过引线引出连接至测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后输出的电压U03或电流I03后拆除互感器。
本实施例中，通过测量单元测试获取两只互感器反向串联后的电压有效值分别为U01＝016.42V、U02＝16.80V、U03＝10.58V。
步骤三、忽略接地系统从地网的环流影响，根据电磁感应定律和基尔霍夫定律计算被测交叉互联接地系统环流数值。基于上述双互感器的连接，可以等效为图6所示的电路，根据磁感应定律和基尔霍夫定律，可得：
|U|＝|U12+U13|＝|-KA×3×I1|＝3×|KA|×|I1|
如图2所示，当测量单元选用具有电压测量功能且测试精度大于1V的表计或测量模块，通过上述步骤获取三相同轴电缆中每两相同轴电缆上安装的两个反向串联互感器感应形成的电压有效值。即根据获取电压有效值，各相支路的环流数值计算公式为：
I1＝KA/3*U01
I2＝KA/3*U02
I3＝KA/3*U03
式中，I1为第一相环流大小；I2为第二相环流大小；I3为第三相环流大小；U01为互感器安装在第一相、第二相同轴电缆反向串联后感应形成电压；U02为互感器安装在第二相、第三相同轴电缆反向串联后感应形成电压；U03为互感器安装在第三相、第一相同轴电缆反向串联后感应形成电压；KA为两个互感器穿芯内电流输入有效值与互感器线圈电压输出有效值比值的平均值；
其中，如图3所示，一个互感器穿芯内电流输入有效值与互感器线圈电压输出有效值比值记为K01，另一个互感器穿芯内电流输入有效值与互感器线圈电压输出有效值比值记为K02；即KA＝(K01+K02)/2，KA为特定值。
如图4所示，当测量单元选用具有电流测量功能且测试精度范围为(0,1]V的表计或测量模块，通过上述步骤获取三相同轴电缆中每两相同轴电缆上安装的两个反向串联互感器感应形成的电流有效值。根据获取电流有效值，各相支路的环流数值计算公式为：
I1＝2/3*KB*I01
I2＝2/3*KB*I02
I3＝2/3*KB*I03
式中，I01为互感器安装在第一相、第二相同轴电缆反向串联后感应形成电流；I02为互感器安装在第二相、第三相同轴电缆反向串联后感应形成电流；I03为互感器安装在第三相、第一相同轴电缆反向串联后感应形成电流；KB为两个互感器同向串接后二次线圈接入测量单元，测试穿芯内电流输入有效值与测量单元测试二次线圈电流有效值比值。
其中，如图5所示，KB为两只互感器同向串接后二次线圈接入测量单元，测试穿芯内电流输入有效值与测量单元测试二次线圈电流有效值比值，即KA＝I-1/I-2，KB为特定值。
本实施例中，测量单元选用具有电压测量功能的表计，获取各相支路的环流数值为：
KA＝(K01+K02)/2＝(12.616+12.616)/2＝12.616(A/V)
I1＝KA/3*U01＝12.616/3*6.42＝27.0(A)
I2＝KA/3*U02＝12.616/3*16.80＝70.65(A)
I3＝KA/3*U03＝12.616/3*10.58＝44.49(A)。
步骤四、判断电缆接地系统环流状态。
通过比较各相支路的环流大小，选取最大环流Imax判断电缆交叉互联接地系统状态；根据实际工况的经验，设定判断的标准为：当Imax＜50A，判断为正常；当50≤Imax＜100A判断为异常；当Imax≥100A判断为缺陷状态。
具体实施例中，Imax＝MAX{I1、I2、I3}＝70.65A，则：50≤Imax＜100A判断当前系统环流状态为异常状态，工作人员需要及时检查系统进行消缺处理。
实施例二、
与实施例一不同在于，为了进一步的简化拆装过程，步骤二中采用为以下步骤：
(1)在三相同轴电缆的每项电缆中安装互感器，先保证第一相、第二相同轴电缆上的互感器安装方向相反，第二相、第三相同轴电缆上的互感器安装方向相反；
(2)将分别安装于第一相、第二相同轴电缆上的两个互感器一侧的同名端短接，另一侧的同名端分别以引线引出并连接测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后的电压或电流参数，拆除两个互感器之间的连接；
(3)再将分别安装于第二相、第三相同轴电缆上的两个互感器一侧的同名端短接，另一侧的同名端分别以引线引出并连接测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后的电压或电流参数拆除两个互感器之间的连接；
(4)拆除并重新安装互感器，保证第一相、第三相同轴电缆上的互感器安装方向相反，将分别安装于第一相、第三相同轴电缆上的两个互感器一侧的同名端短接，另一侧的同名端分别以引线引出并连接测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后的电压或电流参数，拆除互感器。
此外，本发明还提供一种基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流装置，包括至少两个互感器、测量单元；
两个反向串联的互感器用于分别拆装于交叉互联箱三相同轴电缆中不同相电缆；
所述测量单元与两个反向串联的互感器连接，用于测量获取两个反向串联的互感器安装于每两相同轴电缆感应形成的电压有效值或电流有效值。
具体的，为了进一步保证测量装置测试获取感应电压或电流的准确性，需要保证反向串联两个的互感器在相同穿芯输入电流下、二次线圈输出的电压幅值相对误差不超过10％。反向串联的两个互感器在在工频状态的输入阻抗相对误差不超过10％。
Claims (9)
1.一种基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）选择电缆交叉互联接地系统中任意交叉互联接地箱位置的三相同轴电缆作为测试点；
（2）在测试点位置拆装测试装置，通过测试装置获取同轴电缆磁感应电压或电流参数；具体过程为：将反向串接的两个互感器分别安装于三相同轴电缆中的不同相电缆上，通过测量单元测试获取两个互感器输出电压或电流有效值参数后拆除互感器；重复安装拆除操作直至获取三相同轴电缆中每两相同轴电缆上安装的两个互感器输出电压或电流有效值参数；所述测量单元为具有电压或电流测量功能的表计或测量模块；
（3）基于测量单元获取的电压或电流有效值参数，采用电磁感应定律和基尔霍夫定律计算被测电缆交叉互联接地系统中各相支路的环流数值；
步骤（3）中当测量单元获取为电压有效值参数，则各相支路的环流数值计算公式为：
，
，
，
式中，为第一相环流大小；/>为第二相环流大小；/>为第三相环流大小；/>为互感器安装在第一相、第二相同轴电缆反向串联后感应形成电压；/>为互感器安装在第二相、第三相同轴电缆反向串联后感应形成电压；/>为互感器安装在第三相、第一相同轴电缆反向串联后感应形成电压；/>为两个互感器穿芯内电流输入有效值与互感器线圈电压输出有效值比值的平均值；
步骤（3）中当测量单元获取为电流有效值参数，则各相支路的环流数值计算公式为：
，
，
，
式中，为互感器安装在第一相、第二相同轴电缆反向串联后感应形成电流；/>为互感器安装在第二相、第三相同轴电缆反向串联后感应形成电流；/>为互感器安装在第三相、第一相同轴电缆反向串联后感应形成电流；/>为两个互感器同向串接后二次线圈接入测量单元，测试穿芯内电流输入有效值与测量单元测试二次线圈电流有效值比值。
2.根据权利要求1所述的基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流方法，其特征在于，还包括：
（4）通过比较各相支路的环流大小，选取最大环流判断电缆交叉互联接地系统状态；判断的标准为：当/>，判断为正常；当/>判断为异常；当/>判断为缺陷状态。
3.根据权利要求1所述的基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流方法，其特征在于，步骤（2）具体包括：
（2.1.2）将两个互感器分别安装在第一相、第二相同轴电缆上，且保持两个互感器安装方向相反；将两个互感器一侧的同名端短接，两个互感器另一侧的同名端分别以引线引出并连接至测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后输出的电压或电流参数后拆除互感器；
（2.1.2）再将两个互感器分别安装在第二、第三相同轴电缆上，且保持两个互感器安装方向相反；将两个互感器一侧的同名端短接，两个互感器另一侧的同名端分别以引线引出并连接测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后的电压或电流参数后拆除互感器；
（2.1.3）再将两个互感器分别安装在第三、第一相同轴电缆上，且保持两个互感器安装方向相反；将两个互感器一侧的同名端短接，两个互感器另一侧的同名端分别以引线引出连接至测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后输出的电压或电流参数后拆除互感器。
4.根据权利要求1所述的基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流方法，其特征在于，步骤（2）具体包括：
（2.2.1）在三相同轴电缆的每相电缆均安装互感器，先使第一相、第二相同轴电缆上的互感器安装方向相反，第二相、第三相同轴电缆上的互感器安装方向相反；
（2.2.2）将分别安装于第一相、第二相同轴电缆上的两个互感器一侧的同名端短接，另一侧的同名端分别以引线引出并连接测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后的电压或电流参数后拆除两个互感器之间的连接；
（2.2.3）再将分别安装于第二相、第三相同轴电缆上的两个互感器一侧的同名端短接，另一侧的同名端分别以引线引出并连接测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后的电压或电流参数后拆除两个互感器之间的连接；
（2.2.4）拆除并重新安装互感器，使第一相、第三相同轴电缆上的互感器安装方向相反，将分别安装于第一相、第三相同轴电缆上的两个互感器一侧的同名端短接，另一侧的同名端分别以引线引出并连接测量单元；通过测量单元测试获取两个互感器反向串联后的电压或电流参数后拆除互感器。
5.一种采用权利要求1所述基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流方法的基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流装置，其特征在于，包括至少两个互感器、测量单元；
两个反向串联的互感器用于分别拆装于交叉互联箱三相同轴电缆中不同相电缆；
所述测量单元用于测量获取两个反向串联的互感器安装于每两相同轴电缆感应形成的电压有效值或电流有效值。
6.根据权利要求5所述的基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流装置，其特征在于，反向串联的两个互感器在相同穿芯输入电流下、二次线圈输出的电压幅值相对误差不超过10%。
7.根据权利要求5所述的基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流装置，其特征在于，反向串联的两个互感器在在工频状态的输入阻抗相对误差不超过10%。
8.根据权利要求5所述的基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流装置，其特征在于，所述测量单元选用具有电压测量功能且测试精度范围为(0,1] V的表计或测量模块。
9.根据权利要求5所述的基于同轴电缆测试电缆交叉互联接地系统环流装置，其特征在于，所述测量单元选用具有电流测量功能且测试精度范围为(0,1] A的表计或测量模块。
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