[发明专利]中高压单芯交联电缆感应电压与环流在线检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于在线检测领域，涉及一种中高压单芯交联电缆感应电压与环流在线检测 方法及装置，适用于10(6)kV～35kV电压等级。

背景技术

交联聚乙烯(XLPE，以下简称交联)电缆由于具有制造工艺简单，安装敷设容易， 电气性能优良，传输容量大，运行维护方便，无漏油隐患等诸多优点已成为电缆发展和 工程应用的主流。

随着城市现代化的发展，城市配网线路大量采用地下交联电缆线路代替架空输电 线，其中大截面、大长度的中高压单芯交联电缆投运比重日益增多。应用大截面单芯交 联电缆，能够提高单回电缆线路的输电能力，可减少中间接头使用数量，方便电缆敷设 和附件安装，节省运行维护费用，但同时也带来了电缆金属护层感应电压与感应环流对 电缆线路安全、可靠、稳定、经济运行的影响问题。

由于单芯电缆专用金属护层，则电缆导体相当于变压器的初级，金属护层相当于变 压器的次级，形成电磁耦合链。当单芯电缆线芯通过电流时就会有磁力线交链金属护层， 使它的两端出现感应电压。感应电压幅值大小与电缆线路长度和流过导体的电流成正 比，电缆线路很长时，金属护层上的感应电压幅值可达到危及人身安全的程度；特别是 当电缆线路发生短路故障，或遭受操作过电压或雷电过电压时，金属护层上会形成很高 的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘或引发电缆线路运行事故。此外，若接地方式选择 不合适(例如长距离线路金属护层两端直接接地)，感应电压将引起金属护层中产生环 流，造成能量损耗、产生大量焦耳热，严重影响电缆的载流能力，降低电缆安全运行寿 命。

国内电缆运行和试验部门长期以来基本上采用手工测量金属护层感应电压和感应 环流的传统方式来评估电缆护层运行状态和接地可靠情况，存在耗费人力、效率低下、 测量精度不高、自动化程度低等问题，缺乏有效手段来实现真正在线检测。

发明内容

本发明的目的是克服传统方式的不足，填补国内中高压单芯交联电缆感应电压与环 流在线检测的技术空白，提出一种中高压单芯交联电缆感应电压与环流在线检测方法及 装置，可在线路带电运行条件下现场自动检测出电缆的感应电压与环流幅值，适用于 10(6)kV～35kV电压等级。

中高压单芯交联电缆感应电压与环流在线检测方法，技术核心包括感应电压在线检 测方法和感应环流在线检测方法，其特征在于：

感应电压在线检测方法：若线路采用两端直接接地方式，依次断开线路一侧的A、 B、C三相电缆终端金属护层接地引出线，直接测量金属护层引出线断点与接地极之间 的电压差，即金属护层非接地侧感应电压幅值，为保护检测装置并考虑到不影响电缆线 路的安全可靠运行，在电缆终端金属护层接地引出线断开之前，在金属护层与接地极之 间并联辅助接地线与断路器组件；在电缆终端金属护层接地引出线断开之后，借助辅助 接地线与断路器组件实现金属护层引出线与接地极之间电气连接的断开和闭合；若线路 采用一端直接接地、一端经护层保护器接地的方式，在线路保护接地侧直接测量A、B、 C三相电缆终端金属护层引出线和接地极之间的电压差；

感应环流在线检测方法：由于接地线电流为容性电流、感应环流和阻性泄漏电流的 时域叠加，再加之现场无法测量电缆导体相电压的实际波形，不能获知容性电流和感应 环流的相位差，导致感应环流无法精确分解出，采取同步测量线路A、B、C三相每一相 电缆的负载电流和接地电流的方法，根据被测电缆结构参数计算出电缆线路的容性电流 幅值大小(圆形导体单位长度电容计算公式为C₀＝2πε₀ε/ln(D_ins/d_c)，电容电流 假设接地电流与容性电流之间相位差为180°关系，阻性泄漏电流 忽略不计，从而可求出感应环流的最大幅值；假设接地电流与容性电流之间相位差为 0°关系，阻性泄漏电流忽略不计，从而可求出感应环流的最小幅值，该方法的有益效果 是效率高、测量精度高、自动化程度高，真正实现了中高压单芯交联电缆感应电压与环 流的在线检测。