一种用于铺设现场电缆交叉互联性能检验的试验方法与流程

本发明涉及电力设备检验技术领域，更具体地说，涉及一种用于铺设现场电缆交叉互联性能检验的试验方法。

背景技术：

随着我国电力工业的飞速发展，尤其是城市电网的发展与改造，高压和超高压电力电缆得到广泛应用。现阶段，110kv及以上的超高压电缆，其电缆金属护层常采用交叉互联接地方式。

电缆金属护层交叉互联接地系统非常重要，接错线或接触不良等缺陷可能导致电缆击穿。因此，有必要对电缆金属护层交叉互联接地系统的性能进行有效的检验。然而，由于现阶段电力设备中，检验人员在检验电缆金属护层交叉互联接地系统的性能时缺少合适的试验电源和试验方法，特别是在施工现场，从而导致电缆金属护层交叉互联接地系统的性能在电缆应用中检验困难，会影响供电的可靠性和安全性。另外，电缆金属护层交叉互联接地系统有多处连接，测量回路电阻可以预防护层接错线或焊接、连接不良，但由于现场施工没有合适的电源，一直无法实施。

因此，现需提供一种电缆交叉互联性能检验的试验方法，对于保证电网经济稳定运行十分重要，且对智能电网的发展具有重要价值和意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种用于铺设现场电缆交叉互联性能检验的试验方法；该试验方法可解决110kv及以上电缆线路交叉互联性能检验的试验在铺设现场难以实施的难题，可对电缆金属护层交叉互联接地系统性能进行现场检测，保证稳定、可靠和安全的供电，从而实现电缆交叉互联性能的有效检验。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种用于铺设现场电缆交叉互联性能检验的试验方法，其特征在于：设置试验电源，该试验电源作为电缆金属护层交叉互联接地系统的性能试验和回路电阻测量的供电电源；

将试验电源输出的三相交流电压对电缆金属护层交叉互联接地系统的电缆线芯施加三相工频交流电流，测量电缆金属护层交叉互联接地系统中金属护层的感应电压和环流，实现对电缆金属护层交叉互联接地系统的性能进行铺设现场检验；

将试验电源输出的直流电压施加在电缆金属护层交叉互联接地系统的接地端，并对电缆金属护层交叉互联接地系统的回路电阻进行铺设现场测量。

在上述方案中，本发明的试验方法可解决110kv及以上电缆线路交叉互联性能检验的试验中缺少合适试验电源导致试验在铺设现场难以实施的问题，可对电缆金属护层交叉互联接地系统性能检测保证稳定、可靠和安全的供电。另外，电缆金属护层交叉互联接地系统有多处连接，测量回路电阻可以预防护层接错线或焊接、连接不良，也有测量的需求，但由于没有合适的电源，一直无法实施。本发明的试验方法可采用试验电源输出的直流电压作为电缆金属护层交叉互联接地系统的供电电源，以满足在铺设现场测量电缆金属护层交叉互联接地系统的回路电阻。

所述电缆金属护层交叉互联接地系统包括若干大段电缆，每大段电缆由长度相等的三条小段电缆单元组成，每小段电缆单元之间采用绝缘接头连接；绝缘接头处金属护套中三相电缆线芯之间采用同轴芯通过交叉互联接地箱进行换位连接，交叉互联接地箱内装设一组护层保护器，每大段电缆的两端分别互联并接地。

所述将试验电源输出的三相交流电压对电缆金属护层交叉互联接地系统的电缆线芯施加三相工频交流电流是指：试验电源的三相交流输出端a、b、c分别与任意一大段电缆的电缆线芯的一端连接，电缆线芯的另一端短接，试验电源通过三相交流输出端a、b、c对电缆线芯施加三相工频交流电流；

所述将试验电源输出的直流电压施加在电缆金属护层交叉互联接地系统的两端是指：试验电源的直流电压输出端与其中两大段电缆的接地端连接。

所述试验电源由交直交变频电源模块和lc滤波器连接组成；所述交直交变频电源模块由输入端、直流电压输出端、三相交流电压输出端u、v、w、三相半控全桥整流电路、直流电容和逆变电路通过外围电路连接组成；所述交直交变频电源模块的输入端与三相半控全桥整流电路连接，三相半控全桥整流电路与直流电容并联后输出直流电压，输出的直流电压连接直流电压输出端，输出的直流电压与逆变电路连接后输出三相交流电压，输出的三相交流电压与三相交流电压输出端u、v、w连接；

所述三相交流电压输出端u、v、w与lc滤波器连接；所述直流电压输出端与电缆金属护层交叉互联接地系统的接地端连接。

本发明的直流电容可以稳定直流电压还可以补偿无功功率。直流电压通过软件控制的逆变电路，输出频率稳定的三相交流电压，相位差为120度。

所述交直交变频电源模块还包括直流可调恒流源，输出的直流电压通过直流可调恒流源与直流电压输出端连接。本发明在直流电压上串联一个直流可调恒流源，可以输出稳定可调的直流电压，从而可以在负载上输出恒定的电流，用于测量电缆金属护层交叉互联接地系统的回路电阻。

所述输入端设置有三个输入端子，输入端的输入电压为220v电压、两相380v电压、三相380v电压或直流电压。本发明试验电源的输入具有很强的兼容性，工频单相电压、两相电压、三相电压和直流电压都可兼容，这样在电缆线路较短需要功率较小时可以采用施工现场较常见的220v电压，当线路较长需要功率较大时，采用三相380v电压。

所述逆变电路为igbt构成的三相逆变桥。逆变电路为由六个igbt构成的三相逆变桥，用于将三相半控全桥整流电路得到的直流电进行逆变以得到交流电。

所述lc滤波器由输入端u、v、w，电感，交流电容以及三相交流输出端a、b、c依次连接组成；所述输入端u、v、w与三相交流电压输出端u、v、w连接，三相交流输出端a、b、c输出三相交流电压，并与电缆金属护层交叉互联接地系统的电缆线芯连接。

本发明交直交变频电源模块输出三相交流电压并不是真正的正弦波，而是在保持电压绝对值不变的情况下，间断改变导通时间的方波(高频方波)，这对电缆金属护层交叉互联接地系统进行性能检验极为不利，会导致电缆金属护层交叉互联接地系统中护层感应电压和护层环流的测量误差。lc滤波器的主要功能，就是让间断的高频方波变得平滑、连贯，经过lc滤波器输出的三相交流电压，波形非常接近正弦波。

所述测量电缆金属护层交叉互联接地系统中金属护层的感应电压和环流，实现对电缆金属护层交叉互联接地系统的性能进行铺设现场试验是指：通过控制igbt的开关频率和/或三相工频交流电流的负反馈参数和/或交流输出的频率，实现调节三相交流电压输出端a、b、c输出的三相交流电压，并对电缆金属护层交叉互联接地系统中金属护层的感应电压和环流进行测量判断，实现对电缆金属护层交叉互联接地系统的性能进行检验。

所述通过控制igbt的开关频率和/或三相工频交流电流的负反馈参数和/或交流输出的频率，实现调节三相交流电压输出端a、b、c输出的三相交流电压，并对电缆金属护层交叉互联接地系统中金属护层的感应电压和环流进行测量判断，实现对电缆金属护层交叉互联接地系统的性能进行铺设现场检验是指：包括以下步骤：

第一步，将电缆金属护层交叉互联接地系统中交叉互联接地箱的连接片处于正确连接位置，并根据三相工频交流电流的负反馈数值变化来控制igbt的开关频率和/或三相工频交流电流的负反馈参数和/或交流输出的频率，实现调节三相交流电压输出端a、b、c输出的三相交流电压，使得电缆线芯通过均衡的电流i，以作为试验电流；

第二步，测量该交叉互联接地箱处的金属套电流i1和对地电压v1；测量完毕后，根据三相工频交流电流的负反馈数值变化来同时调节三相交流电压输出端a、b、c输出的三相交流电压，使得试验电流降低为零，并切断试验电源；

第三步，将电缆金属护层交叉互联接地系统中交叉互联接地箱的连接片模拟错误的连接方式连接，并根据三相工频交流电流的负反馈数值变化来控制igbt的开关频率和/或三相工频交流电流的负反馈参数和/或交流输出的频率，实现调节三相交流电压输出端a、b、c输出的三相交流电压，使得电缆线芯通过均衡的电流i，以作为试验电流；

第四步，测量该交叉互联接地箱处的金属套电流i2和对地电压v2；测量完毕后，根据三相工频交流电流的负反馈数值变化来同时调节三相交流电压输出端a、b、c输出的三相交流电压，使得试验电流降低为零，并切断试验电源；

第五步，将电缆金属护层交叉互联接地系统中交叉互联接地箱的连接片复原至正确连接位置，再根据三相工频交流电流的负反馈数值变化来控制igbt的开关频率和/或三相工频交流电流的负反馈参数和/或交流输出的频率，实现调节三相交流电压输出端a、b、c输出的三相交流电压，使得电缆线芯通过均衡的电流i，以作为试验电流，，并测量其它交叉互联接地箱处的金属套电流i3和对地电压v3；

第六步，若满足下述判断条件则认为电缆金属护层交叉互联接地系统的性能满足使用要求：

(1)金属套电流i1和金属套电流i3相同，而且不超过试验电流i的3％；

(2)金属套电流i3小于金属套电流小于i2；

(3)若做了防护措施时，电压kv1和kv3相同，均低于200v；否则，电压kv1和kv3相同，均低于50v；其中，i4为线芯额定电流。

本发明的试验电源结构简单，分为两个模块，试验电源对电缆金属护层交叉互联接地系统的性能进行有效、快速和可靠的检验，从而保证供电的可靠性和安全性。

本发明试验方法的优点是：

1、试验电源的输入兼容性强，工频单相、两相、三相和直流电压都可兼容，这样在铺设现场电缆线路较短需要功率较小时可以采用施工现场较常见的220v电源，当铺设现场线路较长需要功率较大时，采用三相380v输入。

2、通过在试验电源的直流电压两端并联足够大的直流电容，补偿了测量时线路的无功功率，从而大大减小了输入电源的容量和仪器的重量。

3、首次提出在铺设现场电缆金属护层交叉互联接地系统的回路电阻测量，研制出相应的直流电压输出，带交叉互联回路负荷后，电流可以达到100a。

4、首次提出通过交直交变频的方式获得交叉互联性能检验的试验电源，电源输出的三相交流电满足测试要求。

5、在铺设现场中，该电源输出两种电压，既可以给电缆线芯加100a工频交流电流，测量金属护层的感应电压和环流；又可以输出直流电压，用于测量电缆金属护层交叉互联接地系统的回路电阻。

6、内部有带反馈的系统，可以输出稳定交流电流和直流电流。

7、电源控制系统采用自编软件具有很高的智能性，可以对系统内部参数进行修改(如igbt开关频率、电流负反馈、交流输出的频率等参数)，可以对输出交流电流、直流电流参数进行设定。

8、电源控制系统有故障自检功能，若出现仪器故障，将自检，以代码形式在显示屏显示故障原因。

9、采用工业led显示屏，性能稳定可靠。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：本发明的试验方法可解决110kv及以上电缆线路交叉互联性能检验的试验铺设现场难以实施的难题，可对电缆金属护层交叉互联接地系统性能进行现场检测，保证稳定、可靠和安全的供电，从而实现电缆交叉互联性能的有效检验。

附图说明

图1是本发明试验电源中交直交变频电源模块的示意图；

图2是本发明试验电源中lc滤波器的示意图；

图3是本发明试验电源进行性能试验的连接示意图；

图4是本发明试验电源进行回路电阻测量的连接示意图；

其中，1为电缆线芯、2为交叉互联接地箱、3为交直交变频电源模块、4为lc滤波器、5为三相半控全桥整流电路、6为直流电容、7为逆变电路、8为直流可调恒流源、9为大段电缆、10为小段电缆单元。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例

如图1至图4所示，本发明一种用于铺设现场电缆交叉互联性能检验的试验方法是这样的：设置试验电源，该试验电源作为电缆金属护层交叉互联接地系统的性能试验和回路电阻测量的供电电源；

将试验电源输出的三相交流电压对电缆金属护层交叉互联接地系统的电缆线芯1施加三相工频交流电流，测量电缆金属护层交叉互联接地系统中金属护层的感应电压和环流，实现对电缆金属护层交叉互联接地系统的性能进行铺设现场检验；

将试验电源输出的直流电压施加在电缆金属护层交叉互联接地系统的接地端，并对电缆金属护层交叉互联接地系统的回路电阻进行铺设现场测量。

具体地说，电缆金属护层交叉互联接地系统包括三条大段电缆9，每大段电缆9由长度相等的三条小段电缆单元10组成，每小段电缆单元10之间采用绝缘接头连接；绝缘接头处的金属护套中三相电缆线芯之间采用同轴芯通过交叉互联接地箱2进行换位连接，交叉互联接地箱2内装设一组护层保护器，每大段电缆的两端分别互联并接地。该交叉互联接地箱2为现有技术产品，例如：浙江优高电器有限公司生产的交叉互联接地箱。

上述将试验电源输出的三相交流电压对电缆金属护层交叉互联接地系统的电缆线芯1施加三相工频交流电流是指：试验电源的三相交流输出端a、b、c分别与任意一大段电缆9的电缆线芯1的一端连接，电缆线芯1的另一端短接，试验电源通过三相交流输出端a、b、c对电缆线芯1施加三相工频交流电流。而上述将试验电源输出的直流电压施加在电缆金属护层交叉互联接地系统的两端是指：试验电源的直流电压输出端与其中两大段电缆的接地端连接。

本发明的试验电源由交直交变频电源模块3和lc滤波器4连接组成，交直交变频电源模块3由输入端，直流电压输出端a⁺和a^-，三相交流电压输出端u、v、w，三相半控全桥整流电路5，直流电容6以及逆变电路7通过外围电路连接组成，其中，交直交变频电源模块3的输入端设置有三个输入端子l1、l2和l3，输入端子l1、l2和l3与三相半控全桥整流电路5连接，三相半控全桥整流电路5与直流电容6并联后输出直流电压，输出的直流电压连接直流电压输出端a⁺和a^-，输出的直流电压与逆变电路7连接后输出三相交流电压，输出的三相交流电压与三相交流电压输出端u、v、w连接；三相交流电压输出端u、v、w与lc滤波器4连接，直流电压输出端a⁺和a^-与电缆金属护层交叉互联接地系统的接地端连接。

该交直交变频电源模块3还包括直流可调恒流源8，输出的直流电压通过直流可调恒流源8与直流电压输出端a⁺和a^-连接。本发明在直流电压上串联一个直流可调恒流源8，可以输出稳定可调的直流电压，从而可以在负载上输出恒定的电流，用于测量电缆金属护层交叉互联接地系统的回路电阻。而输入端的输入电压为220v电压、两相380v电压、三相380v电压或直流电压。本发明试验电源的输入具有很强的兼容性，工频单相电压、两相电压、三相电压和直流电压都可兼容，这样在电缆线路较短需要功率较小时可以采用施工现场较常见的220v电压，当线路较长需要功率较大时，采用三相380v电压。逆变电路7为igbt构成的三相逆变桥。本实施例的逆变电路7为由六个igbt构成的三相逆变桥，用于将三相半控全桥整流电路5得到的直流电进行逆变以得到交流电。

本发明的lc滤波器4由输入端u、v、w，电感，交流电容以及三相交流输出端a、b、c依次连接组成，其中，输入端u、v、w与三相交流电压输出端u、v、w连接，三相交流输出端a、b、c输出三相交流电压，并与电缆金属护层交叉互联接地系统的电缆线芯1连接。本发明交直交变频电源模块3输出三相交流电压并不是真正的正弦波，而是在保持电压绝对值不变的情况下，间断改变导通时间的方波(高频方波)，这对电缆金属护层交叉互联接地系统进行性能检验极为不利，会导致电缆金属护层交叉互联接地系统中护层感应电压和护层环流的测量误差。lc滤波器4的主要功能，就是让间断的高频方波变得平滑、连贯，经过lc滤波器4输出的三相交流电压，波形非常接近正弦波。

本发明用于电缆交叉互联性能检验的试验方法中，测量电缆金属护层交叉互联接地系统中金属护层的感应电压和环流，实现对电缆金属护层交叉互联接地系统的性能进行试验是指：通过控制igbt的开关频率和/或三相工频交流电流的负反馈参数和/或交流输出的频率，实现调节三相交流电压输出端a、b、c输出的三相交流电压，并对电缆金属护层交叉互联接地系统中金属护层的感应电压和环流进行测量判断，实现对电缆金属护层交叉互联接地系统的性能进行检验。

具体包括以下步骤：

第一步，将电缆金属护层交叉互联接地系统中交叉互联接地箱的连接片处于正确连接位置，并根据三相工频交流电流的负反馈数值变化来控制igbt的开关频率和/或三相工频交流电流的负反馈参数和/或交流输出的频率，实现调节三相交流电压输出端a、b、c输出的三相交流电压，使得电缆线芯1通过均衡的电流i，以作为试验电流；

第二步，测量该交叉互联接地箱处的金属套电流i1和对地电压v1；测量完毕后，根据三相工频交流电流的负反馈数值变化来同时调节三相交流电压输出端a、b、c输出的三相交流电压，使得试验电流降低为零，并切断试验电源；

第三步，将电缆金属护层交叉互联接地系统中交叉互联接地箱2的连接片模拟错误的连接方式连接，并根据三相工频交流电流的负反馈数值变化来控制igbt的开关频率和/或三相工频交流电流的负反馈参数和/或交流输出的频率，实现调节三相交流电压输出端a、b、c输出的三相交流电压，使得电缆线芯1通过均衡的电流i，以作为试验电流；

第四步，测量该交叉互联接地箱2处的金属套电流i2和对地电压v2；测量完毕后，根据三相工频交流电流的负反馈数值变化来同时调节三相交流电压输出端a、b、c输出的三相交流电压，使得试验电流降低为零，并切断试验电源；

第五步，将电缆金属护层交叉互联接地系统中交叉互联接地箱2的连接片复原至正确连接位置，再根据三相工频交流电流的负反馈数值变化来控制igbt的开关频率和/或三相工频交流电流的负反馈参数和/或交流输出的频率，实现调节三相交流电压输出端a、b、c输出的三相交流电压，使得电缆线芯1通过均衡的电流i，以作为试验电流，，并测量其它交叉互联接地箱2处的金属套电流i3和对地电压v3；

第六步，若满足下述判断条件则认为电缆金属护层交叉互联接地系统的性能好：

(1)金属套电流i1和金属套电流i3相同，而且不超过试验电流i的3％；

(2)金属套电流i3小于金属套电流小于i2；

(3)若做了防护措施时，电压kv1和kv3相同，均低于200v；否则，电压

kv1和kv3相同，均低于50v；其中，i4为线芯额定电流。

本发明的试验方法可解决110kv及以上电缆线路交叉互联性能检验的试验中缺少合适试验电源导致试验难以实施的问题，可对电缆金属护层交叉互联接地系统性能检测保证稳定、可靠和安全的供电。另外，电缆金属护层交叉互联接地系统有多处连接，测量回路电阻可以预防护层接错线或焊接、连接不良，运行部门也有测量的需求，但由于没有合适的电源，一直无法实施。本发明的试验方法可采用试验电源输出的直流电压作为电缆金属护层交叉互联接地系统的供电电源，以满足测量电缆金属护层交叉互联接地系统的回路电阻。

本实施例的试验电源还包括可以反馈稳定交流电流和直流电流的反馈系统、电源控制系统和led显示屏，其中，反馈系统和电源控制系统均与交直交变频电源模块连接，led显示屏与电源控制系统连接。该电源控制系统可以对系统内部参数进行修改(如igbt开关频率、电流负反馈、交流输出的频率等参数)，可以对输出交流电流、直流电流参数进行设定。该电源控制系统有故障自检功能，若出现仪器故障，将自检，以代码形式在led显示屏显示故障原因。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。