专利名称：一种采集三相三芯电缆单相接地故障电流的方法
技术领域：
本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种采集三相三芯电缆单相接地故障电流的方法。
背景技术：
目前，国内运行的三芯电力电缆单相接地故障时，用于保护的故障电流采集方式为在电缆头处安装电缆型穿芯型接地电流互感器，电缆的三相芯线从电流互感器穿过，这种方式存在以下几个缺陷(I)由于采集方式的限制，采用的电磁型电流互感器由两瓣铁芯组成，铁芯有间隙，磁路磁阻大，励磁阻抗为I一3 Ω，要获得最高灵敏度，需满足励磁阻抗等于保护二次阻 抗，现场很难做到这点；(2)当故障电流较大或互感器二次负载较大时，电流互感器铁芯容易饱和，使误差增大；(3)系统正常运行时，三相可能存在负荷电流不平衡情况，为躲过系统正常运行时电流互感器感应到的不平衡电流，保护整定值较高，降低了保护的灵敏度。
发明内容
本发明提供了一种采集三相三芯电缆单相接地故障电流的方法，旨在解决目前国内运行的三芯电力电缆单相接地故障时，用于保护的故障电流采集方式为在电缆头处安装电缆型穿芯型电流互感器，电缆的三相芯线从电流互感器穿过，这种故障电流采集方式存在灵敏度低、测量误差大、误差增大、较高的保护整定值降低了保护的灵敏度的问题。本发明的目的在于提供一种采集三相三芯电缆单相接地故障电流的方法，在三相三芯电缆屏蔽层首端串接零序电流互感器，三相三芯电缆屏蔽层通过零序电流互感器接地，并通过零序电流互感器采集三相三芯电缆单相接地故障时的电容电流，在三相三芯电缆屏蔽层的远端设置电压限制器。进一步，该故障电流的采集方法可应用于小电流接地及中性点不接地系统。进一步，当三相三芯电缆屏蔽层的电压升高到限值时，电压限制器呈现低阻抗，将电流导入大地。进一步，零序电流互感器不受阻抗限制，一次侧可任意增加匝数。进一步，零序电流互感器串接在三相三芯电缆屏蔽层与大地之间，测得的电流为三相三芯电缆对地的绝缘电流。进一步，零序电流互感器铁芯可采用导磁性能高的冷轧粒取向硅钢片。本发明提供的采集三相三芯电缆单相接地故障电流的方法，在三相三芯电缆屏蔽层首端串接零序电流互感器，三相三芯电缆屏蔽层通过零序电流互感器接地，并通过零序电流互感器采集三相三芯电缆单相接地故障时的电容电流，不受负荷不平衡电流影响，可很好地反应三相三芯电缆的绝缘性能，在三相三芯电缆屏蔽层的远端设置电压限制器，当三相三芯电缆屏蔽层的电压升高到限值时，电压限制器呈现低阻抗，将电流导入大地，零序电流互感器不受阻抗限制，一次侧可任意增加匝数，提高了小电流接地及中性点不接地系统保护的灵敏度，同时零序电流互感器铁芯可采用导磁性能高的冷轧粒取向硅钢片，可更好地反应接地故障发生时的高频暂态电流，提高了保护灵敏度，结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。
图I是现有技术提供的电缆单相短路故障电流采集的原理示意图；图2是本发明实施例提供的电缆单相短路故障电流采集的原理示意图。图中1、穿芯型接地电流互感器；2、电缆屏蔽层；3、零序电流互感器；4、电压限制器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。图2示出了本发明实施例提供的电缆单相短路故障电流采集的原理。为了便于说明，仅不出了与本发明相关的部分。本发明的目的在于提供一种采集三相三芯电缆单相接地故障电流的方法，在三相三芯电缆屏蔽层2首端串接零序电流互感器3，三相三芯电缆屏蔽层2通过零序电流互感器3接地，并通过零序电流互感器3采集三相三芯电缆单相接地故障时的电容电流，在三相三芯电缆屏蔽层2的远端设置电压限制器4。在本发明实施例中，该故障电流的采集方法可应用于小电流接地及中性点不接地系统。在本发明实施例中，当三相三芯电缆屏蔽层2的电压升高到限值时，电压限制器4呈现低阻抗，将电流导入大地。在本发明实施例中，零序电流互感器3不受阻抗限制，一次侧可任意增加匝数，可提高小电流接地及中性点不接地系统保护的灵敏度。在本发明实施例中，零序电流互感器3串接在三相三芯电缆屏蔽层2与大地之间，测得的电流为三相三芯电缆对地的绝缘电流，不受负荷不平衡电流影响，可很好地反应三相三芯电缆的绝缘性能。在本发明实施例中，零序电流互感器3铁芯可采用导磁性能高的冷轧粒取向硅钢片，可更好地反应接地故障发生时的高频暂态电流，提高了保护灵敏度。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。I.发明组成(I)在小电流接地系统中，在三相三芯电缆屏蔽层2串接零序电流互感器3，通过零序电流互感器3采集单相接地故障时的线路电容电流。(2)在电缆远端设置电压限制器42.基本原理
以中性点不接地系统为例，如图所示，有两条三相三芯式电缆线路LI，L2，假设L2线路A相电缆绝缘损坏与屏蔽层相连，造成接地短路。原采集方式(图I)下，通过非故障线路电缆型穿芯型电流互感器I中心的电流分别为Ibl，Icl, - (Ibl+Icl), Ibl+Icl (以从母线侧流向线路侧方向为正)，-(Ibl+Icl)与ΙΜ+Ιε1互相抵消，最后电缆型穿芯型电流互感器I测得的通过电流为Ιω+Ιε1。通过故障线路电缆型穿芯型电流互感器I中心的电流分别为Ib2，Ic2，-Ia2，- (Ib^Iei)jIbi+Ici (以从母线侧流向线路侧方向为正)，其中Ia2=IbJIc^IbJIe2，经过抵消后，最终电缆型穿芯型电流互感器I测得的通过电流为ΙΜ+Ιε1。新的采集方式(图2)下，流过非故障线路零序电流互感器3的一次侧电流为Ιω+Ιε1，流过故障线路零序电流互感器3的电流为Ιω+Ιε1。综上所述，单相接地故障时，新的采集方式采集到的故障电流与原采集方式采集到得故障电流相等。因此可以通过在屏蔽层串接零序电流互感器3的方式代替电缆型穿芯型电流互感器1，进行故障电流采集。为了避免屏蔽层感应电压过高，损坏屏蔽层和零序电流互感器3，在屏蔽层装设电压限制器4。电压限制器4与避雷器原理相同，当屏蔽层电压升高到限值时，电压限制器4呈现低阻抗，将电流导入大地，降低屏蔽层电压。3.新型采集方式的优势(I)电流互感器不受阻抗限制，一次侧可任意增加匝数，可对小电流接地系统提高保护的灵敏度。(2)因为串接在屏蔽层和大地之间，测得的电流为电缆对地的绝缘电流，不受负荷不平衡电流影响，能很好的反应电缆的绝缘性能。(3)铁芯可采用冷轧粒取向硅钢片，可提高导磁性能，能更好地反应接地故障发生时的高频暂态电流，提高保护灵敏度。本发明实施例提供的采集三相三芯电缆单相接地故障电流的方法，在三相三芯电缆屏蔽层2首端串接零序电流互感器3，三相三芯电缆屏蔽层2通过零序电流互感器3接地，并通过零序电流互感器3采集三相三芯电缆单相接地故障时的电容电流，不受负荷不平衡电流影响，可很好地反应三相三芯电缆的绝缘性能，在三相三芯电缆屏蔽层2的远端设置电压限制器4，当三相三芯电缆屏蔽层2的电压升高到限值时，电压限制器4呈现低阻抗，将电流导入大地，零序电流互感器3不受阻抗限制，一次侧可任意增加匝数，提高了小电流接地及中性点不接地系统保护的灵敏度，同时零序电流互感器3铁芯可采用导磁性能高的冷轧粒取向硅钢片，可更好地反应接地故障发生时的高频暂态电流，提高了保护灵敏度，结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种采集三相三芯电缆单相接地故障电流的方法，其特征在于，在三相三芯电缆屏蔽层首端串接零序电流互感器，三相三芯电缆屏蔽层通过零序电流互感器接地，并通过零序电流互感器采集三相三芯电缆单相接地故障时的电容电流，在三相三芯电缆屏蔽层的远端设置电压限制器。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，该故障电流的采集方法可应用于小电流接地及中性点不接地系统。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，当三相三芯电缆屏蔽层的电压升高到限值时，电压限制器呈现低阻抗，将电流导入大地。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，零序电流互感器不受阻抗限制，一次侧可任意增加匝数。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，零序电流互感器串接在三相三芯电缆屏蔽层与大地之间,测得的电流为三相三芯电缆对地的绝缘电流。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，零序电流互感器铁芯可采用导磁性能高的冷轧粒取向硅钢片。
全文摘要
本发明公开了一种采集三相三芯电缆单相接地故障电流的方法，在三相三芯电缆屏蔽层首端串接零序电流互感器，三相三芯电缆屏蔽层通过零序电流互感器接地，并通过零序电流互感器采集三相三芯电缆单相接地故障时的电容电流，不受负荷不平衡电流影响，可很好地反应三相三芯电缆的绝缘性能，在三相三芯电缆屏蔽层的远端设置电压限制器，当三相三芯电缆屏蔽层的电压升高到限值时，电压限制器呈现低阻抗，将电流导入大地，零序电流互感器不受阻抗限制，一次侧可任意增加匝数，提高了小电流接地及中性点不接地系统保护的灵敏度，同时零序电流互感器铁芯可采用导磁性能高的冷轧粒取向硅钢片，可更好地反应接地故障发生时的高频暂态电流，提高了保护灵敏度，具有较强的推广与应用价值。
文档编号G01R19/00GK102890180SQ201210429220
公开日2013年1月23日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者宁景云, 刘梅, 田冬梅, 李宁, 宁一, 宁宁 申请人:天津市电力公司, 国家电网公司