基于电流检测的输电线路耐张管导通能力评估方法及系统与流程

本发明涉及输电线路耐张管检测领域，尤其涉及一种基于电流检测的输电线路耐张管导通能力评估方法及系统。

背景技术：

导线压接管是输电线路重要的组成部分，一旦压接管断裂将直接导致导线落地，会引发一系列严重的次生灾害。运行中压接管发生缺陷主要集中在耐张管本体、耐张管引流板和直线管，表现特征为发热。

对输电线路耐张管导通能力评估的主要原因是线路改造过程中导线开断，用新的压接管连接旧导线(以下简称新管压旧线)，由于压接时未对旧导线进行打磨或打磨不彻底等，导致内部钢芯在锈蚀和发热的双重作用下发生断裂，从而引发断线故障。

由于压接管断裂成因复杂、不易发现、处理难度大且造成后果严重，电网运维单位对在运和新投运的耐张管中“新管压旧线”的情况，在人口稠密地区及重要跨越(大跨越、电气化铁路、省级公路以上等)区段，采取了分流或“分流+补强”的措施，如图1、图2所示。

导线压接属于隐蔽工程，压接完成后很难通过检测来判断工艺是否存在问题。目前导线压接管的检测方法主要有红外测温和x射线检测。由于红外测温结果受线路负荷、背景温度、仪器性能和人员经验等多种因素影响，准确发现压接管发热的难度较大；并且对于已采取分流措施的“新管压旧线”耐张管，耐张管内部氧化锈蚀严重的情况下，通过耐张管的电流很小或几乎为0，无法通过红外测温发现缺陷。x射线检测能准确发现压接管压接工艺不良(主要为外观、尺寸方面)的问题，但无法检测压接管内部锈蚀情况。压接管内部的锈蚀情况决定了压接管的导通电阻，直接影响对电流的导通能力，目前尚无对压接管内部锈蚀情况的带电检测评估方法。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的第一目的是提供一种基于电流检测的输电线路耐张管导通能力评估方法。该方法基于霍尔效应的原理，采用霍尔式钳形电流表检测检测耐张管外侧导线的电流、耐张管的电流、分流条的电流和弓子线的电流，通过比较电流的大小，来判断耐张管内部的锈蚀情况，准确掌握老旧压接管的运行状况，以制定合理的停电计划，及时更换内部锈蚀严重的压接管，防止因压接管断裂导致的输电线路断线事故发生。

本发明的一种基于电流检测的输电线路耐张管导通能力评估方法，包括：

步骤(1)：在带电作业方式下，利用霍尔式钳形电流表分别检测耐张管外侧导线的电流i1、耐张管的电流i2、分流条的电流i3和弓子线的电流i4，其中，i1＝i2+i3＝i4；

步骤(2)：通过比较霍尔式钳形电流表所检测的电流的大小来评估耐张管的导通能力：若i2相比i3越小，则耐张管内部锈蚀情况越严重，耐张管的导通能力越小。

进一步的，在步骤(2)中，若i2＝i3，则耐张管的导通能力最强。

在耐张管压接良好的情况下，耐张管电阻和分流条电阻两者相等，此时耐张管的电流和分流条的电流相等，耐张管的导通能力达到最强。

进一步的，在步骤(2)中，若i3＝i1，即导线上的电流完全从分流条流过，则耐张管的导通能力达到最差，更换耐张管。

如果测得分流条上的电流与导线上相同，即i3＝i1，即导线上的电流完全从分流条流过，耐张管内部锈蚀情况已很严重，则应及时制定停电计划，将该耐张管更换。

本发明的第二目的是提供一种基于电流检测的输电线路耐张管导通能力评估系统。

本发明的一种基于电流检测的输电线路耐张管导通能力评估系统，包括：

霍尔式钳形电流表，其被配置为在带电作业方式下，检测耐张管外侧导线的电流i1、耐张管的电流i2、分流条的电流i3和弓子线的电流i4并传送至处理器，其中，i1＝i2+i3＝i4；

所述处理器，其被配置为通过比较霍尔式钳形电流表所检测的电流的大小来评估耐张管的导通能力并输出：若i2相比i3越小，则耐张管内部锈蚀情况越严重，耐张管的导通能力越小。

进一步的，所述处理器被配置为：若i2＝i3，则耐张管的导通能力最强。在耐张管压接良好的情况下，耐张管电阻和分流条电阻两者相等，此时耐张管的电流和分流条的电流相等，耐张管的导通能力达到最强。

进一步的，所述处理器被配置为：若i3＝i1，即导线上的电流完全从分流条流过，则耐张管的导通能力达到最差，更换耐张管。如果测得分流条上的电流与导线上相同，即i3＝i1，即导线上的电流完全从分流条流过，耐张管内部锈蚀情况已很严重，则应及时制定停电计划，将该耐张管更换。

进一步的，所述处理器还与显示器相连，所述显示器用于显示耐张管的导通能力的评估结果。

进一步的，所述处理器还与预警器相连。当处理器评估的耐张管的导通能力不是最强状态时，预警器则进行报警提示。

进一步的，所述处理器被配置为：若i3＞0.75i1，则继续对耐张管的导通能力进行评估。此时应加强对耐张管的巡视，加强跟踪检测，根据跟踪检测结果的变化趋势，制定合理的检修计划。

进一步的，该系统还包括电阻测试仪，其用于测量耐张管的电阻。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

为了解决耐张管采取分流措施后，耐张管上流过的电流减小，无法通过红外检测的方法判断耐张管的运行状况的问题，本发明的方法在带电作业方式下，利用霍尔式钳形电流表分别检测耐张管外侧导线的电流、耐张管的电流、分流条的电流和弓子线的电流，通过比较电流大小来判断耐张管内部的锈蚀情况，准确掌握老旧压接管的运行状况，以制定合理的停电计划，及时更换内部锈蚀严重的压接管，防止因压接管断裂导致的输电线路断线事故发生。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是分流条安装示意图；

图2是“分流+补强”安装示意图；

图3是霍尔式钳形电流表结构示意图；

图4是安装分流条后耐张管的等效电路图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明的一种基于电流检测的输电线路耐张管导通能力评估方法，包括：

步骤(1)：在带电作业方式下，利用霍尔式钳形电流表分别检测耐张管外侧导线的电流i1、耐张管的电流i2、分流条的电流i3和弓子线的电流i4，其中，i1＝i2+i3＝i4；

步骤(2)：通过比较霍尔式钳形电流表所检测的电流的大小来评估耐张管的导通能力：若i2相比i3越小，则耐张管内部锈蚀情况越严重，耐张管的导通能力越小。

基于霍尔效应的原理，可通过测量电流所产生的磁场来间接测得输电线路导线上的电流值。采用霍尔传感器的钳形电流表结构示意图如图3，冷轧硅钢片圆环的作用是将被测电流ix产生的磁场集中到霍尔元件上，以提高灵敏度，作用于霍尔片的磁感应强度b为：

b＝kb·ix(1)

式中kb为电磁转换灵敏度。

线性集成霍尔片的输出电压u0为

u0＝kh·i·b＝kh·kb·i·ix＝k·ix(2)

式中，i为霍尔片控制电流；kh为霍尔片灵敏度；k为电流表灵敏度，k＝kh·kb·i。

若ix为直流，则u0为直流；若ix为交流，则u0为交流。霍尔式钳形电流表可测的最大电流达100ka以上。

图4为安装分流条后耐张管的等效电路图，r1为耐张管外侧导线电阻、r2为耐张管电阻、r3为分流条电阻、r4为弓子线电阻，i1、i2、i3、i4分别为流过耐张管外侧导线、耐张管、分流条和弓子线的电流，i1＝i2+i3＝i4。

以220kv线路为例，目前运行时间超过10年的导线为钢芯铝绞线，型号一般为lgj-300/40，耐张线夹型号为ny-300/40，安装分流条时，分流条型号同样要选择型号300/40的铝绞线，材料型号的选择要匹配才行。

本实施例以耐张管为铝管，分流条为铝绞线为例：

耐张管压接良好的情况下，理论上，耐张管、分流条以及原有旧导线的铝截面积相同，钢芯截面积也相同，铝管、铝线主要承载通流作用，因此在耐张管压接良好的情况下，r2与r3相等，此时i2＝i3。

因“新管压旧线”旧导线表面的污垢和锈迹，人工无法彻底打磨干净，而且涂抹的导电脂也会老化，耐张管运行时间越长，耐张管内部不可避免的会出现锈蚀、氧化，耐张管电阻r2增大。

按标准要求，对于新导线，1米型号lgj-300/40的钢芯铝绞线直流电阻应不大于96μω。通过对1段1米长运行12年且运行状态良好的耐张管导线进行回路电阻测试，测得电阻为152μω。按此情况推算，r2为1.5倍的r3，i3达到0.6倍i1，耐张管仍运行正常。

现场红外测温检测发现某线路1基塔上a、c两相耐张管异常发热，温度达到160℃，已属于危急缺陷，运行正常的b相耐张管温度为80℃。采用回路电阻测试仪，对耐张管电阻进行了测量，a、b、c三相分别为633μω、152μω、737μω。在环境温度下，出现温度异常的耐张管电阻明显大于温度正常的耐张管。按此情况推算，r2大于4倍的r3，i3达到0.8倍i1，耐张管已锈蚀严重，出现危急缺陷。

耐张管内部锈蚀情况越严重，耐张管电阻r2越大，i2相比i3越小，耐张管的导通能力越小。

耐张管内部锈蚀严重到一定程度，耐张管电阻r2超过1ω，甚至更大，r2大于1000倍r3，i2相对i3几乎为0，耐张管上几乎没有电流通过。

如果测得分流条上的电流i3＞0.75i1，即r2大于3倍r3，则应加强对耐张管的巡视，加强跟踪检测，根据跟踪检测结果的变化趋势，制定合理的检修计划；

如果测得分流条上的电流与导线上相同，即i3＝i1，即导线上的电流完全从分流条流过，耐张管内部锈蚀情况已很严重，则应及时制定停电计划，将该耐张管更换。

对于耐张管内部锈蚀非常严重的情况，实测耐张管电阻会超过1ω，达到几欧姆甚至更高，此时r2大于1000倍的r3，i2相对i3几乎为0，i3≈i1。

本发明的一种基于电流检测的输电线路耐张管导通能力评估系统，包括：

霍尔式钳形电流表，其被配置为在带电作业方式下，检测耐张管外侧导线的电流i1、耐张管的电流i2、分流条的电流i3和弓子线的电流i4并传送至处理器，其中，i1＝i2+i3＝i4；

所述处理器，其被配置为通过比较霍尔式钳形电流表所检测的电流的大小来评估耐张管的导通能力并输出：若i2相比i3越小，则耐张管内部锈蚀情况越严重，耐张管的导通能力越小。

其中，处理器被配置为：若i2＝i3，则耐张管的导通能力最强。在耐张管压接良好的情况下，耐张管电阻和分流条电阻两者相等，此时耐张管的电流和分流条的电流相等，耐张管的导通能力达到最强。

其中，处理器被配置为：若i3＝i1，即导线上的电流完全从分流条流过，则耐张管的导通能力达到最差，更换耐张管。如果测得分流条上的电流与导线上相同，即i3＝i1，即导线上的电流完全从分流条流过，耐张管内部锈蚀情况已很严重，则应及时制定停电计划，将该耐张管更换。

其中，处理器还与显示器相连，所述显示器用于显示耐张管的导通能力的评估结果。

其中，处理器还与预警器相连。当处理器评估的耐张管的导通能力不是最强状态时，预警器则进行报警提示。

其中，处理器被配置为：若i3＞0.75i1，则继续对耐张管的导通能力进行评估。此时应加强对耐张管的巡视，加强跟踪检测，根据跟踪检测结果的变化趋势，制定合理的检修计划。

其中，该系统还包括电阻测试仪，其用于测量耐张管的电阻。

为了解决耐张管采取分流措施后，耐张管上流过的电流减小，无法通过红外检测的方法判断耐张管的运行状况的问题，本发明的方法在带电作业方式下，利用霍尔式钳形电流表分别检测耐张管外侧导线的电流、耐张管的电流、分流条的电流和弓子线的电流，通过比较电流大小来判断耐张管内部的锈蚀情况，准确掌握老旧压接管的运行状况，以制定合理的停电计划，及时更换内部锈蚀严重的压接管，防止因压接管断裂导致的输电线路断线事故发生。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。