技术领域
[0001] 本
发明涉及一种电缆仿真技术，尤其是涉及一种电缆缺陷仿真模型。 背景技术
[0002] 上海地区高压电缆主要采取排管敷设的方式，中间换位箱和接地箱都采用统一设计的玻璃
钢双开
门落地式，大都安装在工井附近的人行道、绿地。采用地面立式的换位箱、接地箱，有方便安装、运行、检修和检测的优点，但同时也容易遭到破坏。上海
电网110kV及以上电缆护层接地系统缺陷主要类型分为：市政工程改造；外
力破坏；偷盗；运行缺陷。 [0003] 通过对2009、2010年110kV及以上电缆护层接地系统发生的缺陷次数进行统计，结果如下表1：
[0004] 表1
[0005]
[0006] 1)市政工程改造：由于城市发展的综合需要，市政道路需要改建和拓宽，所以放置在路面上的换位箱需要移位。移位作业过程中需要开断同轴电缆，暂时性地破坏电缆护层接地系统。
[0007] 2)外力破坏：外力破坏主要是
汽车撞箱，非法开挖和野蛮施工造成接地系统损坏。外力破坏一直是电缆护层接地系统缺陷的一个重大问题，09、10年的外力破坏次数基本持平，而且维持在一个很高的
水平。
[0008] 3)偷盗：由于电缆护层接地系统采用的附件，如同轴电缆、换位(接地)排等均为
铜制品，价格高昂。在这两年里，偷盗现象均发生在松江地域，所处地带较 为偏远荒凉，如SS1167/1169。偷盗情况虽然占全体缺陷数量的比重较大，而且偷盗导致的接地系统损坏情况十分严重，甚至还碰到过三个连续换位段全部破坏，严重危害电缆本体运行。对偷盗后的接地系统进行修复作业难度大，带电操作危及工作人员生命安全，也缺乏相关经验和具体规程，只能采用停电作业。
[0009] 4)运行缺陷：在定期试验中发现的缺陷，比如护层保护器绝缘
电阻低于规定值，需要更换；或者接地电阻过大，要重新安装接地等等。
[0010] 因此如何对电缆系统的缺陷进行仿真，并通过仿真来进一步分析缺陷的类型，从而进一步提高检修效率和防止缺陷发生。
发明内容
[0011] 本发明的目的就是为了克服上述
现有技术存在的缺陷而提供一种电缆缺陷仿真模型。
[0012] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0013] 一种电缆缺陷仿真模型，其特征在于，包括一端悬浮仿真模型和两端悬浮仿真模型，其中一端悬浮仿真模型用于仿真单个换位箱或接地箱被破坏以及依次断开交叉互联箱和接地箱情况，两端悬浮仿真模型用于仿真相邻两处及以上的换位箱或接地箱损坏且电缆的外护套完好情况。
[0014] 所述的一端悬浮仿真模型包括多段依次
串联的电缆本体，两两相邻段电缆本体间串接有同轴电缆，第一段电缆本体和最后一段电缆本体上均接有接地箱，其中除存在缺陷处的同轴电缆外其余同轴电缆两端均并联有换位箱。
[0015] 所述的存在缺陷处的同轴电缆两端设有第一
电压表和第二电压表，所述的存在缺陷处的同轴电缆的相邻同轴电缆上设有第三电压表。
[0016] 所述的一端悬浮仿真模型的输入
信号包括正常运行信号、雷电过电压信号和操作过电压信号。
[0017] 所述的两端悬浮仿真模型具体为：视导体屏蔽与绝缘屏蔽、金属护套与地形成两个电容值分别为C1、C2的同轴柱形电容。
[0018] 与现有技术相比，本发明具有仿真多种电缆缺陷，建立了电缆缺陷类型与感应电压的
数据库，为现场检测提供了数据
基础，从而有效地提高了现场检测效率和检测
精度。
附图说明
[0019] 图1为
输入信号为正常运行信号的一端悬浮仿真模型示意图；
[0020] 图2为输入信号为雷电过电压信号的一端悬浮仿真模型示意图；
[0021] 图3为输入信号为操作过电压信号的一端悬浮仿真模型示意图；
[0022] 图4为两端悬浮仿真模型示意图；
[0023] 图5为雷电过电压信号时第一电压表感应电压曲线图；
[0024] 图6为雷电过电压信号时第二电压表感应电压曲线图；
[0025] 图7为操作过电压信号时第一电压表感应电压曲线图；
[0026] 图8为操作过电压信号时第二电压表感应电压曲线图。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图和具体
实施例对本发明进行详细说明。
[0028] 实施例
[0029] 一种电缆缺陷仿真模型，包括一端悬浮仿真模型和两端悬浮仿真模型，其中一端悬浮仿真模型用于仿真单个换位箱或接地箱被破坏以及依次断开交叉互联箱和接地箱情况，两端悬浮仿真模型用于仿真相邻两处及以上的换位箱或接地箱损坏且电缆的外护套完好情况。
[0030] 如图1-3所示，所述的一端悬浮仿真模型包括多段依次串联的电缆本体1，两两相邻段电缆本体1间串接有同轴电缆2，第一段电缆本体1和最后一段电缆本体1上均接有接地箱4，其中除存在缺陷处的同轴电缆外其余同轴电缆两端均并联有换位箱3。 [0031] 所述的存在缺陷处的同轴电缆两端设有第一电压表5和第二电压表6，所述的存在缺陷处的同轴电缆的相邻同轴电缆上设有第三电压表7。
[0032] 所述的一端悬浮仿真模型的输入信号包括正常运行信号、雷电过电压信号和操作过电压信号。
[0033] 一、正常运行信号：
[0034] 电缆采用110kV截面为800mm2的电缆，电缆载流量为800A，第一电压表5、第二电压表6和第三电压表7的测量数据如表2所示。
[0035] 表2
[0036]
[0037] 从表2中，可以看出，移位时造成单端接地方式对金属套的感应电压的影响不是很严重。
[0038] 从表2中可以看出，在缺陷处的同轴电缆左端和右端的电位差关系如表3所示。 [0039] 表3
[0040]A相B相 C相A-C B-A C-B
电位差(V) 4.2 18.7 26 34.2 20.6 10.5
[0041] 二、雷电过电压信号
[0042] 当雷电过电压时，仿真模型如图2所示，第一电压表和第二电压表的感应电压
波形如图5和6所示。
[0043] 从图中得出，第一电压表处的最大值为：A(331.5kV)、B(336.2kV)、C(321.7kV)；第二电压表处的最大值为：A(382.1kV)、B(369.2kV)、C(298.7kV)。
[0044] 电位差关系如表4所示。
[0045] 表4
[0046]A相 B相 C相 A-C B-A C-B
电位差(kV) 50.6 33 23 32.8 45.9 47.5
[0047] 三、操作过电压信号
[0048] 当操作过电压时，仿真模型如图3所示，第一电压表和第二电压表的感应电压波形如图7和8所示。
[0049] 图中可以看出，操作过电压时，第一电压表处的最大值为：A(151.5kV)、B(157.3kV)、C(164.9kV)；第二电压表处的最大值为：A(189.6kV)、B(199.6kV)、C(212.0kV)。 [0050] 电位差关系如表5所示。
[0051] 表5
[0052]A相 B相 C相 A-C B-A C-B
电位差(kV) 38.1 42.3 47.1 60.5 32.3 34.7
[0053] 如图4所示，所述的两端悬浮仿真模型具体为：视导体屏蔽与绝缘屏蔽、金属护套与地形成两个电容值分别为C1、C2的同轴柱形电容。这是一种电缆径向的一种电压分布情况，电缆导体流过的
电流在金属套上也会产生感应电压，不过这个电压和电缆径向分布的电压相比，就小很多，可以忽略不计。
[0054] 取XLPE相对
介电常数εr1＝2.3，外护套绝缘的相对介电常数εr2＝3.5，假设外
电极完好且充分接地，可简要计算出金属护层对地电压Us：
[0055]
[0056]
[0057]
[0058]
[0059]
[0060]
[0061] 上式中为110kV截面为630mm2的电缆的金属套对地的电压。
[0062] 同理，可以算出110kV其他截面的电压和220kV电缆的金属套对地的电压，如表6所示。
[0063] 表6
[0064]
[0065]
[0066] 当金属套完全悬浮时的感应电压值和电缆的长度没有关系。
