輸電線路桿塔接地故障定位技術(shù)的研究

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力設(shè)計(jì)院有限公司 程遠(yuǎn)林

輸電線路桿塔接地故障定位技術(shù)的研究

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力設(shè)計(jì)院有限公司 程遠(yuǎn)林

為了準(zhǔn)確、迅速地確定故障點(diǎn)，改變過(guò)去分段合閘、人力登桿逐桿查尋故障位置的狀況，根據(jù)國(guó)內(nèi)外在研制輸電線路接地故障指示裝置方面的研究現(xiàn)狀，有必要對(duì)線路接地故障指示器的運(yùn)行條件進(jìn)行深入的研究，并在此基礎(chǔ)上對(duì)故障指示器在工作原理及設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，研制出適用于我國(guó)輸電線路的接地故障指示器，達(dá)到靈敏、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)的要求。

輸電線路；桿塔；接地故障；定位技術(shù)

1.輸電線路桿塔接地故障定位技術(shù)設(shè)計(jì)原理

國(guó)內(nèi)目前接地故障指示器的設(shè)計(jì)原理是：設(shè)定指示器的動(dòng)作電流（例如200A），當(dāng)通過(guò)該故障桿塔的一根主材的工頻接地電流大于此電流時(shí)，故障指示器動(dòng)作并給出顯示。但是，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，單純以某一電流閥值作為是否動(dòng)作的判據(jù)會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)或者拒動(dòng)等弊病。為解決這一問(wèn)題，有必要對(duì)故障桿塔和非故障桿塔的電流方向作一具體分析。雷擊接地示意圖如圖1.1所示：

圖1.1 桿塔接地故障示意圖

2.接地故障指示裝置的工作原理

當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，故障桿塔及避雷線的各電流方向和非故障桿塔及避雷線的各電流方向，根據(jù)差動(dòng)電路的原理將故障桿塔和非故障桿塔區(qū)別開(kāi)來(lái)，解決這一問(wèn)題的方案是在桿塔兩側(cè)的架空地線上，各裝上一個(gè)傳感器，傳感器與顯示器的連接電路圖如下圖所示。

圖2.1 連接電路示意圖

圖3.1

流入兩側(cè)避雷線的電流與兩端的電參數(shù)有關(guān)，電參數(shù)不同時(shí)，電流量值也是不同的，但兩端傳感器中的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)限幅后，將成為同一幅值的波形，對(duì)于非故障桿塔來(lái)說(shuō)，經(jīng)限幅后的兩端信號(hào)疊加后，大小相同，方向相反，輸入指示器的信號(hào)幅值接近于零，如上右圖所示，故指示器不動(dòng)作。對(duì)于故障桿塔來(lái)說(shuō)，兩傳感器中的信號(hào)經(jīng)限幅后疊加，大小相同，方向相同，增大近一倍，該信號(hào)啟動(dòng)接地故障指示器動(dòng)作。

3.接地故障指示器的設(shè)計(jì)

接地故障指示器工作原理如圖3.1所示。

當(dāng)?shù)鼐€中通過(guò)電流＞400A時(shí)，采樣信號(hào)經(jīng)鉗位二級(jí)管鉗位后才可整流成20V方波電壓，進(jìn)入比較電路決定是否觸發(fā)。當(dāng)兩個(gè)傳感器中通過(guò)的電流方向相同時(shí)，處理后兩個(gè)信號(hào)疊加后成0，電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)中無(wú)電流通過(guò)不能觸發(fā)；當(dāng)兩個(gè)傳感器中通過(guò)的電流方向相反時(shí)，兩個(gè)信號(hào)疊加后成40V方波，電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)中有電流通過(guò)，在此觸發(fā)，則輸出觸發(fā)信號(hào)。

選用掉牌方式指示時(shí)，啟動(dòng)絲帶彈出裝置，絲帶彈出。選用這種指示方式時(shí)因?yàn)榻z帶彈出所用的能量由傳感器感應(yīng)電流所產(chǎn)生，所以故障指示裝置不需要另外的電源；選用短信方式指示時(shí)，GSM信號(hào)發(fā)生電路工作，發(fā)射信號(hào)（類似于短信息）至接收端，內(nèi)容預(yù)先設(shè)定好的故障桿塔的位置信息。選用這種指示方式時(shí)由于使用光電池也無(wú)需經(jīng)常更換電源，減小了線路維護(hù)的工作量。

4.接地故障指示裝置試驗(yàn)

試驗(yàn)室模擬試驗(yàn)試驗(yàn)項(xiàng)目及結(jié)果如表4.1所示。

表4-1 試驗(yàn)室模擬試驗(yàn)試驗(yàn)項(xiàng)目及結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，接地故障指示器能夠靈敏地判斷出桿塔是否發(fā)生接地故障并作出指示動(dòng)作，且能夠耐受短時(shí)大電流。

5.結(jié)論

1）對(duì)于裝有架空地線的輸電線路，發(fā)生工頻接地故障時(shí)，流入故障點(diǎn)鄰近非故障桿塔的入塔電流與故障桿塔中的電流基本屬同一數(shù)量級(jí)，隨著與故障點(diǎn)的距離增大，各鄰近桿塔的入塔故障電流逐漸減??；

2）對(duì)于裝有架空地線的輸電線路，發(fā)生工頻接地故障時(shí)，流入故障桿塔兩端的避雷線的故障電流方向相反，大小相差不大；

3）根據(jù)輸電線路架空地線工頻接地故障電流分別的規(guī)律，設(shè)計(jì)制作了接地故障指示器，它能夠迅速準(zhǔn)確地指示出發(fā)生接地故障的桿塔。

[1]楊帥,等.基于電流流向判別的交流輸電線路閃絡(luò)塔定位方法[J].高電壓技術(shù).

[2]彭勇,等.輸電線路雷擊故障定位與識(shí)別[J].高電壓技術(shù).