中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司 程遠林

輸電線路桿塔接地故障定位技術的研究

中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司 程遠林

為了準確、迅速地確定故障點，改變過去分段合閘、人力登桿逐桿查尋故障位置的狀況，根據(jù)國內外在研制輸電線路接地故障指示裝置方面的研究現(xiàn)狀，有必要對線路接地故障指示器的運行條件進行深入的研究，并在此基礎上對故障指示器在工作原理及設計、結構上加以改進，研制出適用于我國輸電線路的接地故障指示器，達到靈敏、準確、經(jīng)濟的要求。

輸電線路；桿塔；接地故障；定位技術

1.輸電線路桿塔接地故障定位技術設計原理

國內目前接地故障指示器的設計原理是：設定指示器的動作電流（例如200A），當通過該故障桿塔的一根主材的工頻接地電流大于此電流時，故障指示器動作并給出顯示。但是，根據(jù)實際應用，單純以某一電流閥值作為是否動作的判據(jù)會產(chǎn)生誤動或者拒動等弊病。為解決這一問題，有必要對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

當發(fā)生接地故障時，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)差動電路的原理將故障桿塔和非故障桿塔區(qū)別開來，解決這一問題的方案是在桿塔兩側的架空地線上，各裝上一個傳感器，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

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

3.接地故障指示器的設計

接地故障指示器工作原理如圖3.1所示。

當?shù)鼐€中通過電流＞400A時，采樣信號經(jīng)鉗位二級管鉗位后才可整流成20V方波電壓，進入比較電路決定是否觸發(fā)。當兩個傳感器中通過的電流方向相同時，處理后兩個信號疊加后成0，電磁執(zhí)行機構中無電流通過不能觸發(fā)；當兩個傳感器中通過的電流方向相反時，兩個信號疊加后成40V方波，電磁執(zhí)行機構中有電流通過，在此觸發(fā)，則輸出觸發(fā)信號。

選用掉牌方式指示時，啟動絲帶彈出裝置，絲帶彈出。選用這種指示方式時因為絲帶彈出所用的能量由傳感器感應電流所產(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，GSM信號發(fā)生電路工作，發(fā)射信號（類似于短信息）至接收端，內容預先設定好的故障桿塔的位置信息。選用這種指示方式時由于使用光電池也無需經(jīng)常更換電源，減小了線路維護的工作量。

4.接地故障指示裝置試驗

試驗室模擬試驗試驗項目及結果如表4.1所示。

表4-1 試驗室模擬試驗試驗項目及結果

試驗結果表明，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作，且能夠耐受短時大電流。

5.結論

1）對于裝有架空地線的輸電線路，發(fā)生工頻接地故障時，流入故障點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，隨著與故障點的距離增大，各鄰近桿塔的入塔故障電流逐漸減?。?/p>

2）對于裝有架空地線的輸電線路，發(fā)生工頻接地故障時，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，設計制作了接地故障指示器，它能夠迅速準確地指示出發(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塔定位方法[J].高電壓技術.

[2]彭勇,等.輸電線路雷擊故障定位與識別[J].高電壓技術.