[發明專利]一種基于電纜合閘過電壓的振蕩操作波回路參數確定方法及系統

在審

• 申請號: 202010044094.8
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111220884A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 趙學風;林濤;段瑋;孫浩飛;蒲路;琚澤立;候喆;王辰曦;李嘉明;鄧軍波
• 申請（專利權）人: 國網陜西省電力公司電力科學研究院;西安交通大學;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/14;G01R27/02
• 代理公司: 西安西交通盛知識產權代理有限責任公司 61217
• 代理人: 羅永娟

本發明公開了一種基于電纜合閘過電壓的振蕩操作波回路參數確定方法及系統，包括以下步驟：采集獲取待測試電纜的幾何參數，以及待測試電纜金屬導體、絕緣介質和敷設環境的電氣參數；采集獲取與待測試電纜相連的母線處的三相短路電流，計算獲得饋電網絡等效阻抗；根據獲得的待測試電纜的幾何參數及電氣參數，計算獲得電纜阻抗與導納參數；根據獲得的饋電網絡等效阻抗，以及電纜阻抗和導納參數，計算獲得電纜自然諧振頻率與衰減常數；根據獲得的電纜自然諧振頻率及衰減常數，確定振蕩波回路中元件的參數。本發明能夠節約時間與人力成本；可確定試驗中所需的振蕩波發生器回路參數，提升試驗結果的精確性。

技術領域

本發明屬于高電壓與絕緣技術領域，特別涉及一種基于電纜合閘過電壓的振蕩操作波回路參數確定方法及系統。

背景技術

高壓電力電纜傳輸、分配電能，應用于城市主干網、發電廠送出、大型工礦企業內部供電以及過江、過海的水下輸電線路。在國內、外電力傳輸系統中，電纜所占比重均逐漸增長。高壓電力電纜包括6～500kV各電壓等級電纜。電纜按絕緣材料可分為油浸紙、橡塑、交聯聚乙烯電纜等；按傳輸電流類型可分為交流、直流電纜。

塑料電纜結構簡單、制造方便、重量輕、敷設安裝便利，不受敷設落差限制，廣泛用作中低壓電纜，未來將取代粘性浸漬油紙電纜，但是這類電纜的致命缺點是存在樹枝化擊穿現象，限制了它在更高電壓等級的應用。

聚氯乙烯電纜價格低、使用廣，但介損大，一般用于10kV以下系統。聚乙烯電纜可用于較高電壓系統，但工作溫度太低(僅70℃左右)，耐電暈性能差，國際上目前已制成的聚乙烯電纜工作電壓最高為285kV。交聯聚乙烯電纜是將擠壓的聚乙烯絕緣層經交聯工藝過程，聚乙烯分子從線型分子變為網狀結構分子，交聯聚乙烯電纜導體最大工作溫度可達90℃，電壓已到500kV等級，機械強度高，目前絕大部分電力電纜是交聯聚乙烯電纜。

近年來，超高壓電纜線路中間接頭在合閘操作時，造成的電纜中間接頭擊穿事故時有發生，并且由此引發電纜線路及通道著火事件，這些電纜事故已造成了較大的經濟損失，嚴重影響了高壓輸電網絡的安全可靠運行。在北京、西安、成都、珠海、上海等地區均發生過110kV及以上電纜中間接頭由于操作過電壓造成的擊穿事件，甚至有的線路在做完竣工試驗后，在合閘的同時仍然造成中間接頭擊穿。

超高壓電纜中的暫態電壓可達上千赫茲，一次暫態過程內可能包含數千次連續振蕩衰減的沖擊電壓。電壓對固體絕緣的破壞作用就像砍木頭，如果拿個大刀去砍木頭，即使刀很鋒利，而且用很大的力氣，木頭也很難被砍壞，而拿個鋸子，即使鋸齒不那么大，也很快能把木頭鋸開。

傳統的耐壓實驗與暫態沖擊對絕緣的破壞就像大刀和鋸子的差別一樣，耐壓實驗并不能真正反映電纜本體和附件絕緣耐操作暫態過電壓的能力。一般實驗室試驗中，常采用標準操作沖擊波對電纜附件及本體進行耐壓試驗。為了精確研究電纜絕緣材料在實際運行承受的操作沖擊，因此應用振蕩波發生裝置，對電纜絕緣材料或者電纜附件施加高頻振蕩波，研究其絕緣耐受能力。因此，電纜線路中可能出現的暫態過電壓波形特征及其對電纜絕緣的破壞作用必須研究來明確。

暫態合閘操作過電壓的主導頻率直接受電纜線路的自然諧振頻率決定，即過電壓的主導頻率與線路的自然諧振頻率相同。在研究操作沖擊對電纜絕緣的缺陷發展影響時，施加在絕緣材料中的振蕩操作波需要保持頻率特性和電壓衰減與實際中的合閘操作電壓一致。在振蕩波發生裝置中，產生的振蕩波頻率與衰減由發生回路中的電阻、電感、電容參數決定。因此，在進行試驗前，首先需要確定暫態操作過電壓的主導頻率與電壓衰減，從而確定振蕩波發生裝置回路中的元件參數。

綜上，亟需一種基于電纜合閘過電壓的振蕩操作波回路參數確定方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于電纜合閘過電壓的振蕩操作波回路參數確定方法及系統，以解決上述存在的一個或多個技術問題。本發明能夠節約時間與人力成本；可確定試驗中所需的振蕩波發生器回路參數，提升試驗結果的精確性。