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电力检测技术 / Power detection

检测技术 / Power detection

线路故障指示器

时间:2017-9-13   来源:华天电力  阅读:559

一、线路故障指示器的概况

近年来,我国大规模进行着两网改造工程,国家投资几千个亿去建设,但同时经济的加速发展也带出一系列的令人难以接受的“电荒”,由此引发了100多年电力发展史上最大规模的电力投资。与之紧密相连的输配电产业经济随之也日益发达。其中故障指示器的市场需求量更是大大增加。目前,全国的市场需求量很大,因为现在仍有很多的电力单位还没有开始电力线路故障的监测,依旧依靠人力去维护线路。不过这种情况未来会逐步好转,2004年在国家的指导性文件中就提到,建议有条件的电力单位都要上线路故障指示器。因为在输配电网运行系统中,线路分支较多,运行方式复杂,线路的管理维护工作量很大。发生故障时查询费时费力,供电可靠性较低。而故障指示器能够弥补上述输供电故障查询的不足,省时省力,为快速查询故障点,快速恢复供电提供有力的保障。

我国生产故障指示器的企业及相关技术的发展历史都不长,但在高科技发展的推动下,故障指示器的生产日益扩大,厂家达数十家之多。产品技术含量越来越高,能够针对用户的需求生产出相应的产品,新产品的推出频率也越来越高。大多数厂家能依据自己的方案和研究成果,推出自己特有的产品,有些产品甚至具有国际先进技术。

智能型线路故障指示器是现有架空线路故障指示器的升级换代产品。主要特征为翻牌和发光同时显示,也是一种安装在635KV输配电线路上,用于检测架空线路接地和短路故障点的装置。线路发生故障后,巡线人员可借助指示器的红色报警显示或发光显示迅速确定故障区段并找出故障点。智能型故障指示器制造技术仍然采用国家发明专利,供电线路单相接地故障显示方法及所用仪器。智能型线路故障指示器安装在架空线、电力电缆、箱变、环网柜、电缆分支箱里,用于指示故障电流的通路。线路发生故障后,巡线人员可借助指示器的报警显示,迅速确定故障区段,并找出故障点。同时,故障指示器能够做到实时检测线路的运行状态和故障发生的地点,诸如送电、停电、接地、短路、过流等。在线路运行状态发生变化时迅速告知值班人员以及管理人员,快速做出处理决定,能极大地提高供电可靠性、提高用户的满意度。

配电网系统中,线路分支较多,运行方式复杂,线路的管理维护工作量很大。发生故障时查询费时费力,供电可靠性较低。而故障指示器能够弥补上述输供电故障查询的不足,省时省力,为快速查询故障点,快速恢复供电提供有力的保障。

二、线路故障指示器的分类主要技术指标

1、按功能分类

所有利用线路故障指示器查找故障点的方法都是相同的,即当线路发生短路或接地故障后,故障线路上从变电站出口到故障点的所有故障指示器均翻牌或闪光指示,而故障点后的故障指示器不动作。这样,运行人员从变电站出发,沿着故障线路找到最后一个动作的故障指器和第一个未动作的故障指示器构成的区间,就找到了故障发生区间,从而迅速确定故障区段、分支及故障点。目前,线路故障指示器随着技术的发展,其科技含量不断提高,品种繁多,根据输配线路不同特点,相应的有各种规格、型号的产品,主要包括以下几个系列。

电缆短路故障指示器:根据短路现象,在短路瞬间电流正突变,保护动作停电作为动作依据。主要用于空架线路(裸导线和绝缘导线上)、还网柜与箱变上,当线路发生短路时翻牌显示为红色。它体积小,安装方便,具有自检功能。

接地及短路故障指示器:接地及短路故障指示器专为电网供电系统自动监控而设计的检测装置,适用于35KV()以下高压开关设备及变配电系统。主要用于检测、指示、传递故障信号和发送远程指示报警,同时还具备记忆和恢复功能。使维护人员能精确判别故障发生的区间,提高故障分析的能力,以便迅速排除故障,缩小停电区域,缩短停电时间。对确保电网安全运行,提高电网供电质量起着重要作用。主要安装在高压开关柜、环网柜、电缆分接箱等电器设备的馈出回路及变配电系统中。其原理是利用线路出现故障时电流正突变及线路停电来检测故障。根据短路时的特征,通过电磁感应方法测量线路中的电流突变及持续时间判断故障。因而它是一种适应负荷电流变化,只与故障时短路电流分量有关的故障检测装置。它的判据比较全面,可以大大减少误动作的可能性。

接地及短路故障指示器在设计上,综合考虑接地和短路时输电线路的特点,一方面根据短路现象,在短路瞬间电流正突变、保护动作停电作为动作依据。另一方面根据接地检测原理,判断线路是否发生了接地故障。在小电流接地系统中单相接地的选线和定位一直是当前困扰配电网运行的技术难点,准确的选择接地线路,查找发生单相接地的区段,可以避免对非故障线路不必要的倒闸操作,保持供电的连续性。

为此国内外科研人员不断的研究这个课题,并且有许多相应的产品在电网中运行。故障指示器检测单相接地的原理基本还是沿用小电流接地系统单相接地选线的原理,其检测单相接地故障的原理主要有下面几种:

    5次谐波法:对线路电流的5次谐波采样,当5次谐波突变增大,同时系统电压突变下降,则判断为发生接地。

      电流突变法:该方法是基于单相接地故障发生在相电压接近最大值瞬间这一假设。在发生单相接地的瞬间,线路对地电容在短时间内放电,同时由于线路电阻和分布电感的存在,在线路上形成一个较大的衰减振荡电流,故障指示器检测到该电流后,同时检测到对地电压下降,则判断为接地。

      首半波法:采样接地瞬间的电容电流首半波与接地瞬间的电压首半波,比较其相位。当采样接地瞬间的电容电流突变且大于一定数值,并且与接地瞬间的电压首半波同相,同时导线对地电压降低,则判断线路发生接地。

      零序电流法:当零序电流值超过设定值时判断为接地故障。以上检测原理都是被动检测,是依赖于发生单相接地故障前后配电网参数的变化。鉴于小电流接地系统的自身特点,发生单相接地故障时,所产生的故障信号本身较弱,并且受到电磁干扰和谐波污染,导致获得的信号失真,这些都直接影响了故障指示器的选择性和准确性。另外为判断单相接地故障,一般都需要在故障指示器设定动作定值,大于定值则认为是有单相接地,小于定值则认为不是接地。由于配电网拓扑结构的复杂性,运行方式的变化的多变性,具体设置定值作为单相接地的门槛值在实际工程的实施中是很困难的。

最近国内学者研发出了一种主动式的检测方法——信号注入法:即在发生单相接地故障后,安装在变电站的信号源主动向母线注入一个特殊的信号,这样这个特殊的信号在接地点和信号源构成的回路上流过,故障指示器检测到这个特殊信号后翻转指示接地故障。信号注入法不受系统运行方式、拓扑结构、中性点接地方式,以及故障随机因素等影响,不需要给故障指示器设定门槛值,是在发生单相接地故障后主动发送信号检测单相接地故障的方法。从目前的试验结果来看,其检测单相接地故障的准确率远远高于其他方法的检测结果。

面板型故障指示器:该类故障指示器主要用于环网柜、开关柜等电缆供电系统中,具有短路电流报警指示、接地报警指示、自动复位系统、人工复位和测试等功能。一般由前面介绍的故障指示器、连接光纤和面板显示器组成,故障指示器负责检测线路的短路和接地故障,同时发出一个光脉冲信号,该信号经塑料光纤送给面板显示器,触发面板显示器内部的接收电路,从而给出闪光指示。

高压线路故障指示器:是用于110kV及以上线路用来检测接地或短路故障点的装置。它分为单电源供电线路和双电源联网供电线路指示器,单电源供电线路故障指示器,设计原理是利用线路出现故障时电流正突变及线路停电来检测故障点,并增加了快速检测电路;对于双电源联网供电线路,其设计原理是基于线路发生故障时的电流突变和功率方向判断,当短路瞬间电流突变且大于一定数值并与设定的功率方向相同,而且线路很快因故障而停电,则认为线路发生了故障。

架空线故障指示器:是通过绝缘杆很容易按照单相或三相的应用安装到架空导线上,故障指示器内置集成度高的微处理器,不断地采样系统中的负荷电流,根据其采样到的电流值,自动调整闸门槛。故障发生后,故障指示器通过红灯闪烁,指示永久故障。随后,故障指示器进入两分钟的锁存模式,允许重合闸和开关动作。两分钟后,故障指示器将检测系统电压和负荷电流以判别是瞬时性故障还是永久性故障。如果是瞬时性故障,系统电压和系统负荷电流将复归。否则,指示永久性故障的红灯将根据故障前的电流显示4小时或8小时。内置在故障指示器中光电传感器检测自然光线情况,在白天模式中,两面朝前的灯光以最大的亮度闪烁指示永久性故障。而在夜间模式中,这两个灯的亮度减弱以节约能量(如图)。在此模式下,一套内置的灯光同时点亮整个指示器透明的壳体,能见度保证在距离指示器超过1000英寸处,并适应360度全方位的角度。灯光闪烁的脉冲调节电路优化了亮度和电池的寿命。产品易于安装,能快速帮助维修人员找到故障线路,从而使故障发现时间缩短50%以上,大大降低了电力和工业系统中因故障而产生的损失。应用于架空线路上,瞬时故障提供八小时的故障指示,允许线路工作人员对故障线路段进行故障排除,对故障自动清除的线路和跳闸后重合闸成功的线路进行调查,提高供电的可靠性。

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