[发明专利]一种高压交联聚乙烯电缆接地电流机理与故障分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及电缆维护技术领域，具体地，涉及一种高压交联聚乙烯电缆接地电流机理与故障分析方法。

背景技术

随着城市的发展，110 kV 及以上单芯高压电力电缆应用的数量急剧增加，电缆负荷日益增大，大量单芯电缆的运行所带来的电缆金属护套接地电流问题越来越受到人们的关注。为了降低电缆护套上的感应电压，使之不会过大，工程中要将电缆护套分段接地，以限制感应电压的大小。但是，如果接地方式不当，此感应电压会在金属护套上形成很大的接地电流，这将对电缆输电线路带来两大主要危害，因此，高压电缆金属护套必须采用正确的接地方式，确保将环流减至最小，满足正常运行要求。

通过研究分析高压电缆金属护套接地电流与其接地方式、排列方式、负荷状态以及运行状态的关系，建立单芯电缆护套接地电流计算的数学模型，使用 Visual Basic 编制相应程序，从而根据已知的电缆基本参数和排列情况就可以计算出电缆护套接地电流的大小，为高压电缆的运行监测提供理论依据和参考数据。因此，单芯高压电缆接地系统状态评价策略研究的软件实现也是非常可行的。

目前，抑制电缆护套感应电压的方法主要为电缆护套接地。常见的接地方式主要有三种，即单端接地、双端接地和交叉互联接地。目前，国内外的单芯高压电力电缆均广泛采用三段式交叉互联接地方式。

同时，根据以上三种连接方式又衍生出来许多改进型的连接方式，如分段交叉互联、改进型分段交叉互联、连续型交叉互联和混合型系统，这些都是基于交叉互联接地方式的连接。 

现阶段对于交联聚乙烯电缆的研究，特别是对其金属护套接地电流的研究还很不深入，存在着许多局限性：电力电缆线路长度较短，一般都在1公里左右；金属护层感应电压和环流的计算主要用于电缆施工而不是电缆故障的判别；双端接地和单端接地系统研究较多，对常用的交叉互联接地的数学模型建立和分析较少。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在适用范围小、精度低和使用不方便等缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种高压交联聚乙烯电缆接地电流机理与故障分析方法，以实现适用范围大、精度高和使用方便的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高压交联聚乙烯电缆接地电流机理与故障分析方法，主要包括：

a、对交叉互联接地方式连线图进行建模，建立电缆交叉互联接地电流计算的数学模型：

b、利用电缆交叉互联接地电流计算的数学模型进行编程后，对电缆护套接地电流进行计算；

c、基于电缆护套接地电流的计算结果，分析高压电缆护套接地电流；

d、基于高压电缆护套接地电流的分析结果，分析接地电流系统故障。

进一步地，在步骤d之后，还包括：

e、基于接地电流系统故障的分析结果，建立状态评价策略。

进一步地，在步骤e中，所述状态评价策略具体包括：

在A、B、C相接地电流之间的大小趋势与软件的电流计算值相对应，断定该电缆的接地系统处于正常工作状态。

进一步地，在步骤a中，进行建模时，需全面考虑所有影响单芯电缆金属护套接地电流的主要因素，主要包括电缆护套的首末端接地电阻、三相护套各自的自阻抗、大地漏电阻、电缆线芯负荷电流引起的护套感应电压以及护套接地电流和大地漏电流引起的护套感应电压，忽略不重要因素；确立数学模型中等值电路的各个参数及其影响因素和物理意义；

建立不同类型电缆故障、接地方式、线路类型情况下接地电流监测分析的关联模型，其中电缆故障主要分析了电缆单相短路故障、电缆外绝缘破损、交叉互联换位失败故障以及交叉互联箱进水故障，接地方式包括单端接地、双端接地和交叉互联接地。

进一步地，在步骤b中，具体包括：

建立单端接地和交叉互联接地的电路模型；

采用Visual Basic对计算进行编程。

进一步地，所述采用Visual Basic对计算进行编程的操作，具体包括：

设置两种电缆护套材料，确定程序中所有已知参数以及其单位、取值范围；

在程序中设置一些中间变量，以观察已知参数变化时的各个中间变量的变化情况；

根据以下推导公式，利用 Visual Basic 编制高斯消元法的程序解，最后求得电缆护套接地电流的幅值：

和；

其中，参数上角标为“'”的表示该参数的实部，参数上角标为“''”的表示该参数的虚部。