故障指示儀在城網(wǎng)改造中的應(yīng)用

摘要:文章就梧州市河?xùn)|市區(qū)近年來在10kV配網(wǎng)架空線路電纜化改造后,出現(xiàn)短路和接地故障所采用的故障指示儀的類型,以及它們在選型、安裝、運(yùn)行維護(hù)等方面的優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞:配電網(wǎng);電纜;故障;電纜故障指示儀

中圖分類號:F253文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)20-0052-02

隨著城網(wǎng)改造的不斷推進(jìn),城網(wǎng)改造的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,特別是梧州市這幾年大規(guī)模城市道路改造,以及現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對環(huán)境因素的考慮,過去那種蜘蛛網(wǎng)式的架空電網(wǎng)已經(jīng)越來越阻礙著現(xiàn)代城市的供電發(fā)展?，F(xiàn)在,城網(wǎng)建設(shè)改造要求高壓直接進(jìn)人市區(qū),變電設(shè)備深入負(fù)荷中心,電能通過地下電纜傳輸,配電設(shè)備與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致。但與此同時(shí),暴露出查找短路故障和接地點(diǎn)困難的問題,故障指示器就是用于指示配電線路短路電流的路徑,給巡線人員指明故障所在的出線、分支和區(qū)段。

故障指示儀是一種用于10kV小電流接地系統(tǒng)中單相接地及短路故障的定位。故障指示儀應(yīng)用于高壓設(shè)備中,具有識別短路和接地故障的功能,具有識別故障性質(zhì)的功能。對永久性故障恢復(fù)供電后及時(shí)復(fù)位;對瞬時(shí)性故障按用戶約定的時(shí)間延時(shí)復(fù)位,給尋找故障隱患留下足夠的顯示時(shí)間,杜絕勵(lì)磁涌流引起的誤動現(xiàn)象,直接安裝在電力線路上,可長期戶外運(yùn)行,避免盲目巡線,減少停電時(shí)間,提高了配電線路故障點(diǎn)的查找速度,減輕了配網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)人員事故處理的工作強(qiáng)度,提高了供電可靠性。

一、電纜故障指示儀的應(yīng)用

梧州市河?xùn)|區(qū)老城區(qū)騎樓城改造是要將其改造為具有嶺南文化特色的建筑群,改造面積超過1平方公里,由于是商業(yè)密集區(qū),用電負(fù)荷約60000kW,5年電力發(fā)展計(jì)劃100000kW,從供電安全、環(huán)境美觀、供電效率等諸多因素考慮,河?xùn)|城區(qū)已由架空線改為十二回10kV電纜線路供電。由于電纜化的應(yīng)用,對于河?xùn)|城區(qū)改造后所出現(xiàn)的短路故障,由于排查設(shè)備跟不上,用于排查故障的時(shí)間成倍的增加。2005年9月,位于河?xùn)|區(qū)深沖變電站的恒業(yè)線出現(xiàn)短路接地故障,由于是電纜線路,不能用肉眼觀察到短路點(diǎn),而且沒有確切的短路點(diǎn)指示,排查人員只有將連接恒業(yè)線的所有環(huán)網(wǎng)站斷開后,再逐一查找供電線路短路處。這樣一來用去了將近4個(gè)小時(shí)的時(shí)間才將短路處隔離開。不僅沒有顯露出電纜線路的好處,反而增加了停電時(shí)間。此后,就開始對河?xùn)|城區(qū)電纜線路安裝故障指示儀器。

二、故障指示儀的選用及原理

目前國內(nèi)用于檢測相間短路的手段和方法都較成熟,基本上都是利用電流的突變來檢測,但對于發(fā)生單相接地故障時(shí)故障信號本身較弱,國內(nèi)目前單相接地故障指示器其檢測單相接地故障的原理主要有:五次諧波法、首半波法、零序電流法、電容電流法、信號注入法。

上述除信號注入法外,其檢測單相接地故障都是依賴于發(fā)生單相接地時(shí)電網(wǎng)參數(shù)的變化,鑒于小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)產(chǎn)生的故障信號本身較弱,同時(shí)有諧波和電磁干擾的污染,導(dǎo)致獲得信號失真,另外配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多變性也直接影響單相接地故障指示的選擇性和準(zhǔn)確性。而且這些方法都是被動方式。由于配電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化,諧波電流的污染,消弧線圈的不同補(bǔ)償?shù)仍?直接影響被動方式檢測單相接地故障的準(zhǔn)確性和選擇性。

信號注入法是主動方式,在發(fā)生單相接地故障時(shí)通過母線向各條出線注入一個(gè)特殊頻率的信號,這個(gè)特殊信號在接地點(diǎn)和系統(tǒng)母線之間構(gòu)成的回路中流過,故障指示器檢測到這個(gè)特殊頻率的信號后,指示這個(gè)出線的這個(gè)區(qū)段有單相接地故障。主動方式不受系統(tǒng)的運(yùn)行方式、諧波污染和消弧線圈補(bǔ)償?shù)挠绊?。僅是在變電站安裝一個(gè)信號源。因此梧州市河?xùn)|區(qū)老城區(qū)電纜化改造后,對電纜線路加裝了帶信號源的故障指示器。

(一)故障定位系統(tǒng)的組成及原理

1.故障定位系統(tǒng)由信號源及故障指示器兩部分組成。(1)安裝在變電站的信號源。實(shí)時(shí)監(jiān)測中性點(diǎn)電壓,發(fā)生單相接地故障時(shí)通過母線向各條饋線注入特殊的純阻性的低頻信號,信號在接地點(diǎn)和系統(tǒng)母線之間構(gòu)成的回路中流過,故障指示器檢測到這個(gè)特殊頻率的信號后,指示這個(gè)出線的這個(gè)區(qū)段有單相接地故障。信號源可以安裝變電站的10kV開關(guān)柜室也可以安裝在室外。(2)安裝在饋線上的故障指示器。在發(fā)生單相接地故障或相間短路故障時(shí)故障指示器檢測到信號源的特殊信號后翻轉(zhuǎn)為紅色指示(正常為白色),通過線路出口和故障通道上動作的故障指示器的紅色指示可以判斷故障出線、故障區(qū)段及故障分支。

2.原理。(1)對于單相接地時(shí),裝置在發(fā)生單相接地故障時(shí),信號源通過母線向各條饋線注入一個(gè)特殊低頻的信號。這樣在小電流接地的配電網(wǎng)中性點(diǎn)和接地點(diǎn)之間除了接地產(chǎn)生的容性電流和消弧線圈的感性電流外,還有一個(gè)特殊的低頻注入的信號流過,而在非接地相、非接地線路、以及接地線路的非接地部分則沒有這個(gè)特殊的低頻注入的信號流過。故障指示器檢測這個(gè)特殊的低頻注入的信號進(jìn)行單相接地的選線和定位。故障指示器檢測到這個(gè)特殊低頻的信號后翻轉(zhuǎn)變紅,指示在此回路有單相接地故障。(2)對于相間短路故障,故障指示器檢測到以下信號后翻轉(zhuǎn)變紅,指示在此回路有相間短路故障:先有短路電流突變增量大于150A;隨后開關(guān)跳閘,電流下降到1.5A以下,同時(shí)電壓降低到AC1000V以下。

3.信號源基本功能:(1)信號源在同時(shí)滿足下列情況時(shí),自動發(fā)出信號脈沖。1)中性點(diǎn)電壓超過設(shè)定值(此設(shè)定值在安裝前由用戶設(shè)定);2)三相電壓中有一相電壓降低,另外兩相電壓升高;3)同時(shí)出現(xiàn)上述兩種情況并持續(xù)3秒以上時(shí)間;(2)在發(fā)生接地故障時(shí),信號源給出接地故障指示并指示接地相序;(3)信號源具有信號重發(fā)功能。在發(fā)生接地故障時(shí)信號源自動發(fā)出一次信號,如果發(fā)生接地后,再次發(fā)生接地則可啟動重發(fā)功能;(4)信號源具有自檢功能;(5)信號源具有投入運(yùn)行和退出運(yùn)行的功能。

4.信號源接線原理示意圖:

三、故障定位系統(tǒng)的安裝

1.信號源安裝在110kV深沖變電站內(nèi),用標(biāo)準(zhǔn)信號源戶內(nèi)機(jī)柜。將信號源放在消弧線圈室內(nèi),信號源的一次回路接到接地變壓器的中性點(diǎn)隔離刀閘(深沖變9020刀閘)下端。信號源的二次回路接入消弧線圈的PT取電壓信號。

2.架空線路型故障指示器安裝在配電架空線路上,面板型故障指示器安裝在環(huán)網(wǎng)柜電纜頭上,與每一出線電纜安裝一套面板型短路故障指示儀,共安裝82套,其中面板型63套,電纜型13套,架空型6套。

四、結(jié)論

通過一年時(shí)間的運(yùn)行,在電網(wǎng)上安裝了電纜故障指示儀后,其動作可靠率超過90%,大大縮短了電纜故障的查找時(shí)間,提高了事故后送電的效率。例如,2006年3月20:48分深沖變電站10kV中環(huán)線過流Ⅰ段動作跳閘,搶修人員馬上根據(jù)短路故障指示儀的指示到現(xiàn)場檢查短路情況,于21:20分就將短路設(shè)備隔離開,恢復(fù)其余供電線路的正常供電。從出現(xiàn)故障到將故障線路切除,只用去半個(gè)小時(shí)的時(shí)間就將主線路恢復(fù)供電,大大減少了停電時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

[1]曹建忠,熊卿府.電力電纜運(yùn)行及檢修[M].北京:中國電力出版社,2005.

[2]徐丙垠,李勝祥.電力電纜故障探測技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.

作者簡介:楊英燕(1976-),女,廣西梧州人,廣西電網(wǎng)公司梧州供電局助理工程師,研究方向:電力工程。