一种高压单芯电缆保护层故障定位的方法
【专利摘要】本发明涉及一种高压单芯电缆保护层故障定位的方法。根据对高压电缆保护层每一交叉互联节点环流的分析结果给出高压单芯电缆保护层故障点的准确定位。与现有技术相比，通过本发明，不仅不需要停止供电，外挂专用测试仪来定位高压电缆保护层的故障点，还可以在保持供电的同时准确定位高压电缆保护层的故障点，极大地减轻巡回工作量，确保检修人员的安全，提高工作效率，实现快速故障排除。
【专利说明】
一种高压单芯电缆保护层故障定位的方法
技术领域
[0001]本发明涉及高压单芯电缆技术领域，具体涉及一种高压单芯电缆保护层故障定位的方法。【背景技术】
[0002]高压单芯电缆广泛运用于城市供电系统中。运用于城市供电系统的高压单芯电缆通常被安装于城市地下电缆隧道中，为适应地下隧道的恶劣环境，高压单芯电缆均有金属和橡胶绝缘层作为保护层。由于金属保护层的存在，高压单芯电缆相当于一个电流互感器， 在金属保护层因感应而产生电流，该感应电流的大小与电缆长度、供电电流强弱有关。感应电流的存在会导致耗散功率增加，电缆发热，严重时将引发供电事故。
[0003]采用金属保护层换相连接的办法，可以有效消除和减小高压单芯电缆金属保护层上的感应电流。然而，由于安装过程中的刮碰以及运行过程中的白蚁啃咬、工频振动等原因，会导致电缆保护层逐渐损坏，形成金属保护层对地短路进而引起环流出现。当环流出现并逐渐增加时，就必须及时找出原因并加以解决，避免酿成重大停电事故。
[0004]为实现以上目的，国内外很多相关研究机构都开发出了具有各自特点的高压电缆保护层环流在线监测技术。如中国专利201410311013.0 “分布式高压电缆屏蔽层电流监测系统及其电流检测方法”、中国专利201110254090.3“城市电网电缆环流监测数据采集装置”、中国专利201110200728.5 “电缆护套环流监测系统及其使用方法”这些专利提出了多种高压电缆保护层环流在线监测的方法和装置。在这些装置中，能够有效地监测高压电缆保护层环流，当环流出现异动时，给出报警信号，提醒进行故障检测。
[0005]随着城市建设的加速，城市越来越大，城市电力隧道越来越长，十几数十公里长的电缆隧道已经普遍出现。当出现较高环流，或环流逐渐增加时，目前的普遍做法是利用停止供电的间隙，对整条供电线路进行逐点排查，以确定故障点并加以处理。
[0006]在条件极其恶劣的电缆隧道环境中，在持续供电的条件下逐点检查整条线路，定位故障点，是非常艰苦、危险和十分耗时的工作。
[0007]针对以上问题，本发明提供一种高压单芯电缆保护层故障点定位的方法。
【发明内容】
[0008]本发明所采用的技术方案是，一种高压单芯电缆保护层故障定位的方法，其特征在于:依以下步骤对每一换相节点电流传感器的电流幅值进行分析，判断高压单芯电缆保护层是否出现故障并给出故障定位点:步骤1监测控制中心对接收到的高压单芯电缆保护层所有换相节点的电流数据分别进行各个换相节点电流幅值的计算；步骤2逐一比较高压单芯电缆保护层各个换相节点的电流幅值；步骤3若出现电流幅值发生超过某一设定阀值的突变，记录电流幅值突变前和突变后所对应的2个换相节点，该阀值的典型值为电流幅值在正常电流幅值的基础上的增加大于或等于1安培；步骤4步骤3所记录的2个换相节点号之间的电缆段即为高压单芯电缆保护层故障出现的电缆段，在该电缆段的支撑固定点位置，即为高压单芯电缆保护层的故障位置点。
[0009]与现有技术相比，采用本发明，不仅不需要停止供电，外挂专用测试仪来定位高压电缆保护层的故障点，还可以在保持供电的同时准确定位高压电缆保护层的故障点，极大地减轻巡回工作量，确保检修人员的安全，提高工作效率，实现快速故障排除。【附图说明】
[0010]图1为现有技术高压单芯电缆保护层的换相连接原理示意图。
[0011]图2为本发明的高压单芯电缆保护层故障定位方法模型原理图。
[0012]图3为本发明的高压单芯电缆保护层故障定位方法步骤的具体实施例流程框图。
[0013]图4为应用本发明高压单芯电缆保护层故障定位方法进行故障定位的具体实例仿真图。【具体实施方式】
[0014]如图1所示是现有技术的高压单芯电缆保护层换相连接的示意图，三相单芯电缆 A、B、C以并排或三角形堆叠方式安装于地下电缆隧道中的金属支架上，在规定的每段长度小于600米的A、B、C各子段的两端，保护套的金属层相互交叉连接。如图所示交叉换相连接的顺序是A-B-C-A-B-C。图1中仅仅示意了 2个大段，共计6个子段的交叉换相连接顺序。在实际环境中，电缆保护层交叉换相互联的长度往往由很多大段构成，每个大段中又包含了三个小段，每个小段约为600米长。经过以上保护层的交叉换相连接后，在理想A、B、C 每个子段等长条件下，由于三相相位差120°，幅值相等，因此，在金属保护层上的感应总电流矢量和为零。在但在实际应用中，由于空间位置等原因，A、B、C每个子段的长度很难做到完全相同，因此，总会有少量电流经保护层、两端接地线与大地构成单一回路的环流。只要金属保护层与接地之间的电压低于50V，就符合国家相关的规定。
[0015]在实际情况下，由于安装时可能发生的碰刮、磨损以及在运行期间的持续振动、白蚁啃咬、施工等原因，会使高压单芯电缆的橡胶绝缘保护层遭受损坏，导致金属保护层与安装和固定电缆的金属支架相接触而发生对地短路，进而造成加大环流的故障出现，保护层损坏导致的环流逐步加剧的情况发生后，会引起更大事故的发生，当电缆环流增加后，要尽快对整条电缆进行排查，找出故障点进行处理，以避免重大停电事故的发生。
[0016]图2所示是本发明的高压单芯电缆保护层故障定位方法模型原理图。在图2中， 给出了 2个大段、共6个子段的高压单芯电缆保护层故障定位方法的模型原理。本发明的高压单芯电缆保护层故障定位的方法是在A、B、C三相高压单芯电缆1的单芯电缆保护层2 的每一换向节点均设置电流传感器3，将电流传感器3采集到的电流信号经过传输信道4实时传输到监测控制中心5。
[0017]如图2所示，当高压单芯电缆金属保护层在第一大段第二小段对应于B相的地方出现了对地短路的情况时，由于对地短路通常是橡胶保护层被损坏后金属保护层与电缆安装固定支架接触形成的，短路初期处于非稳定非持续导通的状况，故可用一个电阻R来表示短路时高压单芯电缆与大地之间的导通电阻。该导通电阻的大小将随着故障点不断的电压升高-放电击穿绝缘层-导通-电压降低-电流截止-电压升高-放电击穿绝缘层-再导通的不断循环而逐渐降低，最终导致环流越来越大，电缆温度越来越高，直至引发重大事故发生。
[0018]在监测控制中心接收到的环流处于安装验收初期的微小波动范围期间时，是正常的工作状态，当出现图2所示的金属保护层的对地短接故障时，金属保护层的环流回路由原来的一个回路变为两个回路，根据柯西霍夫电流定律，回路电流节点流入的电流必然要等于流出的电流，因此，两个回路节点处的电流与回路其它节点上的电流必然会发生跳变， 据此，只要找出构成新回路的节点，就可依此判别故障节点所处的位置，进而实现高压单芯电缆保护层故障定位。
[0019]在本发明实施例中，监测控制中心5依据图3所示的步骤进行环流分析，判断高压单芯电缆保护层2是否出现故障并给出故障定位点。
[0020]图3给出了本发明的高压单芯电缆保护层故障定位方法步骤的具体实施例流程框图。在本实施例中，判别电流的幅值是否突变的阀值设置为在正常电流幅值的基础之上增加1安培，从图中可见，当各交叉换相节点的电流幅值突变高于1安培时，即可判别出现了对地短接故障，并给出具体的故障定位点。
[0021]图4为应用本发明高压单芯电缆保护层故障定位方法进行故障定位的具体实例仿真图。在本实施例中，仿真了一个大段中出现故障的情况。在第二子段的B相中出现了高压单芯电缆金属保护层对地短接的故障。从图中可见，在第1子段A相与第2子段B相之间出现了电流幅值突变，电流幅值从17.502A跳变到14.806A，表明故障发生在探测到电流幅值突变的2个传感器之间的电缆段，S卩:金属保护层对地短路的故障发生于B相段的金属保护层，只需检查B相段的电缆固定支架与电缆接触的部位，即可发现短路故障点，进而快速完成故障定位。
[0022]以上实施例例举了一个大段、三个子段的高压单芯电缆保护层故障定位的实施例，对于包含多个大段以及三倍于大段数目的多个子段所构成高压单芯电缆保护层故障的定位，同样可用本发明的方法实现故障定位，此类形式上的变更应用均侵犯本发明所保护的权利。
【主权项】
1.一种高压单芯电缆保护层故障定位的方法，其特征在于:依以下步骤对每一换相节 点电流传感器的电流幅值进行分析，判断高压单芯电缆保护层是否出现故障并给出故障定 位点:步骤1获取高压单芯电缆保护层所有换相节点的电流数据，分别进行各个换相节点电 流幅值的计算；步骤2逐一比较高压单芯电缆保护层各个换相节点的电流幅值；步骤3若出现电流幅值发生超过某一设定阀值的突变，记录电流幅值突变前和突变后 所对应的2个换相节点，该阀值的典型值为电流幅值在正常电流幅值的基础上的增加大于 或等于1安培；步骤4步骤3所记录的2个换相节点号之间的电缆段即为高压单芯电缆保护层故障出 现的电缆段，在该电缆段的支撑固定点位置，即为高压单芯电缆保护层的故障位置点。
【文档编号】G01R31/08GK105988061SQ201510060644
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月5日
【发明人】唐立文, 赵捷, 郭礼春
【申请人】云南酷联科技有限公司