一种测试高压电缆线路单端接地系统最大运行感应电压的装置及方法与流程

1.本发明涉及一种测试高压电缆线路单端接地系统最大运行感应电压的装置及方法，属于输变电设备技术领域。


背景技术：

2.目前高压电缆线路单端接地系统金属护套感应电压过高存在人员触电风险，一般不超高50v，传统依据理论计算感应电压或线路投运后测试感应电压，存在误差大、未考虑共沟电缆线路影响以及停役整改成本高的问题。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种测试高压电缆线路单端接地系统最大运行感应电压的装置及方法，可以精确测试高压电缆线路单端接地系统最大运行感应电压，操作简单、方便，效率高。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
5.本发明提供一种测试高压电缆线路单端接地系统最大运行感应电压的装置，包括三相变频升流装备和电压测试装置；
6.所述三相变频升流装备包括控制柜、三通道变频电源、三只升压器、三只穿芯变、一只电流测试装置和短接线；
7.所述三通道变频电源、三只升压器和电流测试装置均与所述控制柜连接；
8.所述控制柜用于控制所述三通道变频电源和三只升压器的输出，以及显示所述电流测试装置的测试结果；
9.所述三通道变频电源与所述三只升压器连接，所述三只升压器分别与三只穿芯变连接；
10.所述短接线用于将被测试高压电缆线路首、末端高压电缆线芯连接；所述短接线接入三只穿芯变和电流测试装置；
11.所述电压测量装置用于测试被测试高压电缆线路单端接地系统的对地感应电压。
12.进一步的，所述控制柜用于控制所述三通道变频电源输出预设幅值和相位的变频电流。
13.进一步的，所述控制柜用于控制所述三只升压器输出预设幅值的电压。
14.进一步的，所述控制柜用于显示所述三只电流测试装置测试的三相电流幅值和相位。
15.进一步的，所述三通道变频电源用于输出三相对称、幅值相等的变频电流分别供给三只升压器。
16.进一步的，所述电流测试装置测试分辨力小于1a。
17.进一步的，所述电压测量装置测试分辨率小于1v。
18.本发明还提供一种测试高压电缆线路单端接地系统最大运行感应电压的方法，包括：
19.采用前述的电流测试装置测试被测试接地系统所在高压电缆线路在激励频率f1下的电流，得到电流i1；
20.采用前述的电压测试装置测试被测试接地系统所在高压电缆线路保护接地箱三相铜排在高压电缆线路被注入激励频率f1、电流i1三相对称电流下的电压，得到三相电压ua1、ub1和uc1；
21.选取与被测试接地系统所在高压电缆线路相邻或同通道的高压电缆线路，测试在激励频率fs下的电流is以及被注入激励频率fs、电流is三相对称电流下的电压uas、ubs和ucs；
22.基于所述测试得到的电流和三相电压，计算被测试接地系统的三相运行感应电压；
23.基于所述被测试接地系统的三相运行感应电压确定被测试接地系统的最大运行感应电压。
24.进一步的，所述基于所述测试得到的电流和三相电压，计算被测试系统的三相运行感应电压，包括：
25.ua＝{σ(uan*inn/(in*fn)}*f，n≥1且n∈n ；
26.ub＝{σ(ubn*inn/(in*fn)}*f，n≥1且n∈n ；
27.uc＝{σ(ucn*inn/(in*fn)}*f，n≥1且n∈n ；
28.其中，ua、ub和uc为被测试接地系统在所在高压电缆线路和相邻高压电缆线路通入工频电流共同影响下的三相电压值；n为测试的高压电缆线路回数，fn为测试的第n回高压电缆线路注入的激励频率，inn为测试的第n回高压电缆线路的额定运行电流，f为被测试接地系统在所在高压电缆线路的运行频率。
29.进一步的，选取三相运行感应电压中最大值作为被测试高压电缆线路单端接地系统的最大运行感应电压。
30.本发明的有益效果如下：
31.本发明提供一种测试高压电缆线路单端接地系统最大运行感应电压的装置及方法，测试时分别将被测试高压电缆线路首端、末端电缆线路三相电缆线芯或户外终端用短接线短接，采用三相变频升流装备通过耦合注入测试电缆线路对称且区别工频的电流，测试被测试高压电缆线路单端接地系统保护接地箱三相铜排在不同回路激励电流下的感应电压，依据欧姆及电磁感应定律计算被测试高压电缆线路单端接地系统的最大运行感应电压。本发明可以精确测试高压电缆线路单端接地系统最大运行感应电压，操作简单、方便，效率高，且还可以根据最大运行感应电压判断线路接地系统缺陷。
附图说明
32.图1为电缆线路单端接地系统示意图；
33.图2为被测试接地系统所在线路电流激励下的测试示意图；
34.图3为被测试接地系统相邻线路电流激励下的测试示意图。
具体实施方式
35.下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
36.高压电缆线路单端接地系统示意图如图1所示，在线路通过电流时会在单端接地系统保护接地箱侧产生感应电压。
37.本发明一方面提供一种测试高压电缆线路单端接地系统最大运行感应电压的装置，参见图2和图3，包括三相变频升流装备和电压测试装置。
38.其中，三相变频升流装备包括控制柜、三通道变频电源、三只升压器、三只穿芯变、一只电流测试装置和短接线；
39.控制柜与三通道变频电源连接，用于控制三通道变频电源输出预设幅值和相位的变频电流；
40.控制柜与三只升压器连接，用于控制升压器输出预设幅值的电压；
41.控制柜与电流测试装置连接，用于显示电流测试装置测试的三相电流幅值和相位；
42.三通道变频电源与升压器连接，用于输出三相对称、幅值相等的变频电流分别供给升压器；
43.三只升压器分别与三只穿芯变连接，可独立升压控制，用于调节穿芯变的输入电压和电流；
44.三只穿芯变与三相高压电缆引线连接，为三线电缆提供相同频率、对称的电流；
45.电流测试装置与三相高压电缆引线连接，用于测试三相高压电缆电流幅值和相位。
46.短接线用于将被测试高压电缆线路首、末端高压电缆线芯或户外终端连接，为测试电缆线路形成电流闭合通路；短接线接入三只穿芯变和电流测试装置。
47.进一步的，三通道变频电源输出三相输出电流相位独立可调。
48.进一步的，升压器的电压控制独立可调。
49.进一步的，电流测试装置测试最小分辨力小于1a。
50.电压测量装置用于测试高压电缆线路单端接地系统的对地感应电压。
51.进一步的，电压测量装置具有测试不同频率下电压值测试的功能，测试分辨率小于1v。
52.本发明另一方面提供一种测试高压电缆线路单端接地系统最大运行感应电压的方法，具体如下：
53.步骤一：将被激励高压电缆线路n1首端、末端电缆线路三相电缆线芯或户外终端用短接线短接，任选一端将短接线分别串入三相变频升流装备的穿芯变和电流测试装置内。
54.步骤二：运用变频电源、升压器控制激励频率f1及输入电压注入穿芯变，采用电流测试装置测试得到被测试电缆线路电流为i1。需要说明的是，输入电压不超过穿芯变的额定输入电压。
55.步骤三：采用电压测量装置测试被测试高压电缆线路保护接地箱三相铜排在n1被激励注入电流频率f1、i1三相对称电流下，感应电压为ua1、ub1、uc1。
56.步骤四：从相邻或同通道中选择对应的高压电缆线路nn，重复步骤一、二、三，得到在激励频率为fn、电流为in下的被测试高压电缆线路保护接地箱三相铜排感应电压为uan、ubn、ucn。
57.需要说明的是，该重复过程可以为多次，即每次从相邻或同通道中选择一回高压电缆线路进行测试。每次测试时注入激励频率视情况人为选择。
58.步骤五：根据欧姆及电磁感应定律得出：
59.ua＝{σ(uan*inn/(in*fn)}*f，n≥1且n∈n ；
60.ub＝{σ(ubn*inn/(in*fn)}*f，n≥1且n∈n ；
61.uc＝{σ(ucn*inn/(in*fn)}*f，n≥1且n∈n ；
62.其中，ua、ub和uc为被测试接地系统在所在电缆线路和相邻电缆线路通入工频电流的共同影响下的三相电压值。
63.n为测试的高压电缆线路回数，无量纲；fn为第n回线路激励的频率，hz；inn为n回线路额定运行电流，a；f为线路的运行频率，hz。
64.步骤六：令最大运行感应电压umax＝max(ua、ub、uc)；
65.基于上述结果，当umax比护套最大电压ud大，判断电缆线路接地系统存在缺陷。
66.实施例1
67.被测试接地系统所在线路电流激励下的测试示意图如图2所示。将被测试高压电缆线路首端、末端电缆线路三相电缆线芯或户外终端用短接线短接，在测试端将短接线分别串入三相变频升流装备的穿芯变和电流测试装置内，运用三相变频升流装备通过耦合注入测试电缆线路对称且区别工频的电流；采用电压测量装置测试被测试高压电缆线路单端接地系统保护接地箱三相铜排在所在线路激励电流下的感应电压；重复以上步骤测试获取被测试单端接地系统保护接地箱三相铜排在相邻线路激励电流下的感应电压，如图3所示；依据欧姆及电磁感应定律计算被测试高压电缆线路单端接地系统金属护套最大运行感应电压。同时，当最大运行感应电压大于设计安全电压时，可判断为线路接地系统缺陷。依据该方法可精确测试高压电缆线路单端接地系统最大运行感应电压，操作简单、方便，效率高。
68.实施例2
69.设计高压电缆线路两回路共通道，两回路线路设计500a，运行频率f为50hz，接地系统最大设计安全电压ud为50v；
70.将被激励高压电缆线路n1首端、末端电缆线路三相电缆线芯或户外终端用短接线短接，并将一端短接线串入三相变频升流装备的穿芯变和电流测试装置内。
71.将三相变频升流装置接三相电源，运用变频电源、升压器控制激励频率f1及输入电压，采用电流测试装置测试获取被测试电缆线路电流为i1。
72.采用电压测量装置测试被测试高压电缆线路保护接地箱三相在n1被激励注入电流频率f1、i1三相对称电流下，响应值电压为ua1、ub1、uc1。
73.将被激励高压电缆线路n2首端、末端电缆线路三相电缆线芯或户外终端用短接线短接，并将每根短接线串入三相变频升流装备的穿芯变和电流测试装置内。
74.将三相变频升流装置接三相电源，运用变频电源、升压器控制激励频率f2及输入电压，采用电流测试装置测试获取被测试电缆线路电流为i2。
75.采用电压测量装置测试被测试高压电缆线路保护接地箱三相在n2线路被激励注入电流频率f2、i2三相对称电流下，响应值电压为ua2、ub2、uc2。
76.测试数据如下：
77.f1＝65hz；i1＝100a；ua1＝11.2；ub1＝9.23；uc1＝10.5；
78.f2＝65hz；i2＝100a；ua2＝3.24；ub2＝2.46；uc2＝3.92。
79.根据欧姆及电磁感应定律得出：
80.ua＝{σ(uan*inn/(in*fn)}*f，n≥1且n∈n ；
81.ub＝{σ(ubn*inn/(in*fn)}*f，n≥1且n∈n ；
82.uc＝{σ(ucn*inn/(in*fn)}*f，n≥1且n∈n ；
83.其中，n＝2；fn为f1和f2，hz；inn为线路额定运行电流，in1＝in2＝500a。
84.解：
85.ua＝{ua1*in1/(i1*f1) ua2*in2/(i2*f2)}*f
86.＝{11.2*500/(100*65) 3.24*500/(100*65)}*50
87.＝55.54v
88.同理：
89.ub＝44.96v
90.uc＝55.46v
91.umax＝max(ua、ub、uc)＝55.54v＞ud＝50v
92.分析接地系统感应电压最大设计感应电压ud50v，接地系统存在缺陷。
93.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
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rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
94.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
95.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
96.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
97.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽
管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。