基于状态仿真平台的高压电缆接地悬浮缺陷模拟试验分析

对高压电缆金属护层悬浮电压进行简化计算,并针对高压电缆接地悬浮缺陷搭建了状态仿真平台,构建了直接接地箱缺陷及铝护套接地缺陷,在此基础上开展了典型缺陷在不同工况下长时间状态量变化规律的研究。结果表明:运行中110 kV单芯电缆金属护层两端不接地时的悬浮电压理论计算值可达4.64 k V(外护层良好接地)或57.81 kV(外护层非良好接地);直接接地箱缺陷及铝护套接地缺陷下金属护层接触电压会异常升高,且随试验电压成比例上升;不同试验电流下缺陷段电缆的接地电流和接触电压无明显变化,温升不明显;铝护套接地不良形成较小气隙时,高频电流传感器可检测出明显局放信号,且局放信号强度随试验电压升高而增大。     

基于带电检测技术对一起35 kV单芯电缆护层接地缺陷的发现与分析

红外热像分析发现35 k V单芯电缆外护层温度异常,结合护层电流检测,确诊了电缆因护层接地错误而存在的缺陷。经过理论计算,确定了电缆护层应采取的正确接地方式,现场将电缆护层两端接地系统改为单端接地系统后,消除了缺陷。案例通过带电检测发现问题从而实现问题的有效解决,表明带电检测技术可以提高检修的针对性,实现设备的精准检修。     

基于护层电流构建新型判据的高压输电电缆在线监测

为及时发现高压电缆交叉互联接地系统中的故障问题,基于电缆金属护层首末两端的接地电流,构造了一种新型判据来实现电缆故障的分类与定位。该方法通过测量电缆交叉互联主段首末两端直接接地箱中金属护层接地电流的幅值与相位,并以同一金属护层回路首末两端接地电流幅值与相位的比值、以不同金属护层回路首末两端接地电流相位差的绝对值构造新的特征量,根据多维特征融合建立故障判据对应的特征量矩阵,以此进行故障诊断。分析了电缆中间接头开路、交叉互联接地箱进水和中间接头短路等常见的电缆故障,并通过仿真验证了新型故障判据的可行性,为高压电缆线路故障的在线监测提供了新的方法。     

交叉互联高压电缆护层保护器故障对同回路两端护层电流相量差的影响

高压电缆护层保护器故障对同护层回路两端护层电流相量差的影响规律是制定护层接地故障判据的理论基础。为识别护层保护器故障，在器件级别构建了电容和非线性电阻并联的护层保护器故障等效电路，在系统级别构建了三相9段交叉互联电缆在护层保护器正常和故障时的数学物理模型，推导了护层保护器故障阻抗与同护层回路两端直接接地点护层电流相量差的传递函数。以110 kV电缆为仿真案例，结果表明：同回路两端护层电流相量差既可以区分正常和故障状态，又可以区分不同位置护层保护器金属性接地故障；护层电流相量差相角对金属性接地和低阻接地敏感，同回路首端和末端护层保护器发生100Ω接地故障时，护层电流相量差相角偏差范围分别为17.9°～24.9°和33.4°～51.1°；216Ω接地故障时护层电流相量差相角偏差范围分别为9.4°～13.6°和12.4°～17.5°。护层电流相量差受电缆3小段不等长和相电流影响显著，受地阻抗和相电压波动影响不显著。     

基于线芯-护层过渡电阻无功特性的交叉互联电缆故障测距

高压电缆常见的接地方式是交叉互联接地,而交叉互联接地电缆故障时的测距相比单端接地或两端直接接地的电缆情况更为复杂,为此提出了基于线芯-护层过渡电阻无功特性的交叉互联电缆故障测距方法。首先,采集护层故障前后环流,构建不同电缆区段特征电流,判断故障发生区段;其次,考虑电缆金属护层对线芯的耦合作用和线路电容影响,建立交叉互联电缆的故障稳态等效阻抗模型,利用电缆首末两端线芯和护层的电压、电流推算电缆故障发生时不同区段沿线电压、电流,并基于同一位置电压相量对电缆参数进行修正;然后,利用故障点过渡电阻消耗无功功率为零的功率特性建立以故障距离为未知数的测距方程,采用二分法或弦截法等方法迭代计算求解得到故障点;最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了电缆故障模型,分析了故障距离、故障类型、过渡电阻、故障初相角等因素对故障测距方法的影响。结果表明,该方法的测距误差为0.4%左右,具有较高的准确性和有效性,对交叉互联接地电缆进行故障测距有一定的参考意义。     

单芯电力电缆金属护层过电压保护器参数设计

针对高压单芯电力电缆金属护层接地方式和金属护层过电压导致电力电缆线路载流量急剧下降,甚至发生运行故障,而目前国内外还没有如何合理选取单芯电力电缆金属护层过电压保护器参数相关标准或规程的现状,依据GB50217《电力工程电缆设计规范》、DL/T401《高压电缆选用导则》和DL/T5221《城市电力电缆线路设计技术规定》标准,结合大量现场运行经验和事故原因分析结果,采用理论计算和试验验证相结合的研究方法,探讨了单芯电力电缆金属护层过电压保护器参数的优化设计。理论计算和试验验证结果表明:设计的电缆金属护层保护器的8/20μs标称放电电流和标称放电电流下的残压等电性参数符合相关标准的技术要求,能够满足单芯电力电缆线路金属套过电压保护和保护接地持续安全可靠运行的实际需要。     

基于泄漏电流的高压电缆线路故障测距方法

为实现高压电缆线路短路故障发生后准确故障定位,提出一种利用故障通道泄漏电流的离线故障测距方法。该方法在短路故障发生后于电缆终端加直流电压,泄漏电流主要通过故障击穿通道沿金属护层流入两端接地点,在线路两端接地点检测护层电压,通过单位长度金属护层阻抗与泄漏电流和护层电压的关系,可计算出故障点位置。仿真结果表明,该方法能够有效的定位故障点位置,其相对误差不超过8%,绝对误差不超过50 m。     

用接地线电流法进行电力电缆绝缘在线监测的仿真计算

为单相电力电缆接地电容电流、三相电力电缆接地不平衡电流建立了电缆的分布参数仿真模型,计算了电力电缆在运行条件下其接地电容电流、接地不平衡电流对电缆绝缘缺陷状况反映的有效性与灵敏性。仿真结果表明,在线监测得到的接地电容电流或接地不平衡电流与绝缘缺陷有很高的正相关性,并且灵敏性较高,其灵敏性与电缆负载、缺陷位置等有关,三相电力电缆接地不平衡电流反映缺陷的灵敏度要明显高于接地电容电流。开发的基于ATP的仿真模型及相应的Matlab分析软件可以作为一种良好的学习型软件,用以指导现场在线监测测量结果的分析及故障部位的确定。     

高压电缆外护层绝缘降低时护层保护器的参数配置

针对高压电缆外护层绝缘电阻普遍降低的现状以及其耐压水平降低的可能性,建立了单端接地和交叉互联接地电缆的ATP-EMTP仿真模型,研究了在雷电过电压、操作过电压和短路故障的情况下,配置低伏安特性保护器后保护器是否能正确动作且不损坏保护耐压水平降低的外护层。结果表明:在雷电过电压和操作过电压情况下,降低保护器伏安特性能有效降低作用于外护层的残压,流经保护器的电流仍然低于其标称放电电流;对于单相短路情况,单端接地条件下保护器需要吸收的短路能量较大,降低保护器伏安特性会使保护器爆炸,而对于交叉互联接地情况,降低保护器伏安特性保护器是否会爆炸与短路电流的大小有关,较大的短路电流会使得保护器爆炸。最后提出了电缆外护层绝缘降低时护层保护器配置的建议。     

电缆护层电压补偿与护层电流抑制技术

金属护层中产生感应电压是电力电缆的普遍现象,电缆敷设时常采用三段换位的方法以降低护层电压,但随着城市建设发展的加快,电缆线路的改造也越来越多,电力电缆线路改造时往往造成换位的电缆三段不等长,从而引起护层电压不平衡,产生护层环流。文中通过对电缆护层电压的理论分析,推导了电缆任意排列方式下的护层感应电压的计算模型;提出了在电缆终端加补偿装置的方法来平衡护层电压,抑制护层电流。其基本原理是将该补偿装置套装于电缆上,电缆中通过电流时,补偿装置产生感应电动势,利用该感应电势来抵消电缆护层电压。导出了补偿电感的计算模型,根据模型进行仿真计算,研制了电缆护层电压补偿装置,并在电力公司进行大量的现场实测,其实测结果与仿真计算基本一致。结果表明,基于所提出的方法可以有效地减小电缆护层的感应电压,从而减小护层环流,显著减小电缆损耗。     

高压单芯电缆线路入地电流分流系数研究

电力工程接地设计时,为使接触电势满足规范要求,一般要考虑架空地线分流影响,尽量降低入地电流大小,从而降低地网电位升.现有接地设计规范提供配电装置采用架空线路出线时的架空地线分流系数计算公式,但对于高压电缆线路出线,电缆金属护层的入地电流分流系数未提供计算依据.本文基于某项目400 kV电缆线路,对电缆金属护层的入地电流...     

35kV单芯电缆护层接地方式的选择

重点分析了35kV单芯电缆护层接地方式的选择原则,介绍了护层上感应电势的计算,阐述了金属护层接地使用的护层电压限制器原理和参数选择。提出在工程设计中要正确、合理地选择35kV单芯电缆护层接地方式和护层电压限制器,以减少电缆故障率,确保电缆线路能长期、稳定运行。     

牵引电缆金属护层的雷击感应电压

基于牵引电缆结构分析了电缆金属护层感应电压产生机理,探讨了雷电流对于金属护层对地电压的影响。在此基础上,利用电磁暂态仿真软件构建了牵引供电系统、牵引电缆以及雷电流模型,仿真分析了AT供电方式下避雷器接地和牵引电缆接地对雷击感应电压的影响。结果表明,当避雷器的接地电阻小于5Ω并且电缆在靠近接触网一端安装护层保护器时,电缆金属护层的雷击感应电压低于外护套冲击耐受电压。     

基于决策树的新型高压电缆在线监测策略

为解决高压电缆护层交叉互联接地系统故障判据复杂、判断过程麻烦、不易实现的问题,提出一种基于主成分决策树的高压电缆在线监测方法。该方法提取接地系统缆芯电流以及两端接地护层电流,利用主成分分析对故障时的数据进行处理,最后使用决策树算法进行训练,从而达到护层故障的准确判别。性能评估和实例分析表明,所提出的策略具有良好效果,有一定工程应用前景,为110 kV电缆护层交叉互联系统故障的在线监测提供了新的方法。     

高压电缆外壳绝缘护层保护接地箱发热原因分析

针对某变电站电缆出线套管旁高压电缆外壳绝缘护层保护接地箱发热的现象,通过电缆外绝缘护层试验找出了故障点,并通过对悬浮电压的计算和分析,找出了保护接地箱发热的根本原因,提出了防止高压电缆外壳绝缘护层保护接地箱发热的建议。     

高压单芯电缆接地系统破坏后的悬浮电压分析

高压单芯电缆的接地系统一旦被破坏,在其电缆金属护层上会产生高值悬浮电压而引发严重后果.介绍了电缆金属护层悬浮电压的计算方法,并分析计算了运行中110 kV单芯电缆金属护层两端不接地时的悬浮电压值,讨论了影响悬浮电压的主要因素及其危害性,提出了解决电缆金属护层悬浮电压的相关措施.     

论35kV单芯电缆护层接地缺陷的发现与分析

文章对３５kV 单芯电缆护层接地方式的选择原则进行分析,介绍了护层上感应电势的计算步骤,并对金属护层接地使用的护层电压限制器原理以及参数选择进行分析说明.在工程设计中,为了降低电缆故障率,要正确选择35５kV 单芯电缆护层接地方式以及护层电压限制器,保证电缆正常运行。     

基于柔性电流钳开发电缆外护套绝缘状态监测的装置设计

护层循环电流和绝缘电阻作为高压电缆安全运行的重要指标,其测量方式尤为重要。本文研究分析了国内外绝缘外护套监测方法及其存在的问题,设计了利用柔性电流钳采样,接地环流法测量的监测装置。阐述了采用柔性电流钳开发电缆外护套绝缘状态监测测量装置的构造和功能,搭建了高压电缆外护套绝缘状态在线监测的模型,并验证了测量结果与理论计算的一致性。     

基于护层电流的高压电缆故障在线监测和诊断

长距离大容量的高压电缆采用金属护层交叉互联的方式来抵消金属护层中的感应电压,金属护层的交叉互联给在线监测和诊断带来了新的挑战和契机。为此,提出了基于护层电流分析的高压电缆故障在线监测和诊断方法,为高压电缆线路常发生的外力破坏和接地箱进水等问题提前预警。首先,建立了交叉互联电缆系统的护层电流等值电路模型;然后,对交叉互联电缆系统中3个典型的护层故障进行了仿真。通过在某电缆隧道中安装的在线监测装置收集了2015-01—2016-01实测数据,对比仿真结果误差不超过5%,验证了模型的正确性。另外,仿真结果表明故障情况下高压交叉互联电缆护层电流与正常情况下对比有很大差异,且不同故障情况之间对比护层电流也不尽相同。基于以上研究,通过仿真结果建立了不同类型和位置几种典型电缆故障的诊断阈值。因此,根据各电缆接头处所测量的护层电流之间的大小比较可以对不同类型的故障和位置进行诊断。     

基于阻性电流和护层电流的交叉互联电缆绝缘监测及诊断

长距离高压电缆采用三相金属护层交叉互联的接地方式减小金属护层中的感应电压，这种交叉互联方式给电缆绝缘在线监测及诊断带来了困惑。因此，提出一种基于阻性电流和护层电流分析的电缆绝缘在线监测及诊断方法，给出泄漏电流与护层电流分离的公式推导，并得到从泄漏电流中分离出阻性电流的计算公式。运用MATLAB/Simulink平台建立三相电缆的等效模型，对方法进行了仿真验证，同时搭建三相电缆实验模型，分别对交叉互联电缆绝缘劣化、护层回路开路、中间接头护层击穿这3类典型故障进行实验研究。结果表明：实现了对交叉互联后每一段电缆绝缘状况的在线监测及诊断；配合安装在同轴电缆上的电流传感器的测量电流，能够实现对金属护层开路、中间接头击穿故障的诊断；实现了对不同类型电缆故障的诊断及故障位置的确定，同时也验证了方法的正确性和可行性。