离线式架空线路故障定位
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离线式架空线路故障定位
2017-06-21 11:36127
概述特点原理定位方法装置组成

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KA2003-DW小电流接地系统单相接地故障定位装置



        我国6~66kV配电网绝大多数都采用中性点非有效接地方式,又称小电流接地系统。其优点是发生单相接地故障时,不需要立刻断开故障线路,允许带故障运行一到两离线故障定位个小时。缺点是在发生单相接地故障时无法确认问题出在哪一条线路上,无法迅速找到故障点。由于这种故障引起的相电压升高对系统的绝缘性能构成很大威胁,必须迅速查出故障线路并加以排除。因此小电流接地电网有两个问题需要解决,一是当发生接地时,需要选出故障线路;二是迅速查找故障点,以便对故障进行处理。


        传统方法是逐次拉路选出故障线路,再用人工巡线目测法确定接地点的确切位置。拉路选线造成非故障线用户不必要的供电中断。目测巡线定位耗费大量的人力物力。这两种方法与现代电网高度自动化极不适应。通过众多专家、学者的多年努力,目前选线问题已取得了重大突破,实践表明新型选线装置的选线正确率不低于95%,可以满足配电网运行的要求。


        与选线问题相比,小电流接地系统的故障定位问题至今依然没有得到很好地解决,目前依然需要通过人工巡线目测确定故障点。


        目前我国输电线路故障定位技术已取得重大进展,定位效果很好,但是配电线路的故障定位技术还无法满足现场要求。原因在于配电线路结构与输电线路相比有很大差异,特别是6~66kV配电线路分支众多,往往存在多级分支,而且线路上安装有大量配电变压器,从而导致广泛应用于输电线路的阻抗法、行波法等定位技术在配电线路上难以应用。


        为此,我公司与华北电力大学合作开发研制了新型的KA2003-DW-LX/Ⅰ型配电网离线式故障定位装置。装置采用国际首创的交、直流定位方法,操作简单、定位准确,该产品已获得实用新型专利。

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KA2003-DW小电流接地系统单相接地故障定位装置



        1. 采用交、直流混合信号定位原理,能够准确确定故障点的位置;


        2. 不受线路分布电容的影响,能够有效解决高阻接地情况下的定位问题;


        3. 高压信号源采用车载电源供电,信号检测器采用手持结构、电池供电,便于野外操作;


        4. 采用高压信号源,可以保证击穿接地故障点,使故障重现;采用60Hz交流信号,可以保证不受工频信号的干扰,提高测量精度。同时交流检测器有灯光闪烁功能便于夜间检测;


        5. 技术成熟、可靠性高,适用于6~66kV配电网,适用于金属性接地、电弧接地、过渡电阻接地等多种故障情况;


        6. 定位时间短,能迅速找到故障点。极大的节省了人力、物力。

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KA2003-DW小电流接地系统单相接地故障定位装置



        装置采用国际首创的交、直流混合信号定位原理,简称交流法和直流法。


        1. 直流法


        向故障线路三相注入高压直流信号,根据基尔霍夫定律,直流信号一定通过故障点构成回路。那么从线路始端到故障点的路径上就能够测量到与注入信号近似等值的高压直流信号,而非故障区域(包括非故障分支和故障点后)检测不到该信号,只能测量到微弱的直流信号(线路上的变压器、PT影响所致)。因此采用“二分法”沿线路在关键分支处用直流信号检测器测量各个分支流过的直流信号,如果发现某一分支能够检测到直流信号,说明故障点在该分支下游,如果不能检测到直流信号,说明故障点在该分支上游。依据此原理通过两到三次检测可以准确确定故障区段。


        2. 交流法


        确定故障区段后,向故障线路三相注入高压交流信号,根据基尔霍夫定律,交流信号也一定通过故障点构成回路。根据电磁感应原理,在故障区段内一定会有与注入信号同频率的磁场产生。由于确定故障区段比较短,信号受线路电容电流影响很小,在故障点前后,交流信号将出现五倍以上的幅值变化。这样沿着故障区段使用交流信号检测器测量交流信号,就可以准确确定故障位置。


        单一的使用直流法需要频繁登杆,单一的使用交流法,在线路较长的情况下就会受到线路分布电容的影响,同样影响定位精度。


        针对当前我国配电网的特殊情况,我公司提出了交、直流混合信号定位原理,这样既避免了频繁登杆,又解决了交流信号受线路分布电容影响的问题,确保定位误差为0米。

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KA2003-DW小电流接地系统单相接地故障定位装置



装置运用于6-66kV小电流接地系统,当系统线路发生单相接地故障后,拉开故障线路,用本装置能迅速、准确地找到故障点。

定位过程由定段、定点两步组成。

如果已经确认故障区段在2000m范围内,第一步“定段”可以省略,直接用交流信号“定点”。

1. 定段

在故障线路任意一点三相注入高压直流信号(150mA),高压直流信号将沿线路流至故障点,并经故障点流入大地。这样,从信号注入处至故障点会有等值的直流电流,非故障分支只有很小的直流电流,如下图所示,细线表示线路,粗线表示直流电流流向。

此时如果电压小于750V,即接地电阻小于5KΩ,可以直接采用交流信号“定点”。

配电线路示意图

手持直流信号检测器在线路主要分支测量直流信号,如果测量值大于100说明故障点在下游,如果测量值小于30说明故障点在上游。按照上述方法,就可以准确确定故障区段。直流信号检测示意如下图:

手持直流信号源

2. 定点

当确定故障区段后,断开高压直流信号,注入高压交流信号,并使之维持在150mA,交流信号将沿线路经故障点流入大地,如下图:

交流定点

 

手持交流信号检测器沿着故障区段行进,当测量值大于200时,故障点在下游;当测量值小于50时,故障点在上游,当交流检测器靠近故障杆时,测量值大于300,从而确定该点为故障点。


定位装置主要由高压信号源和信号检测器两个部分组成,详细说明如下:

1. 高压信号源

高压信号源由逆变电源、调压器、升压变压器、整流元件依次连接组成。逆变电源将车载直流12V电源逆变为交流220V、60Hz电源,交流电压再依次通过调压器和升压变压器,在变压器的输出端得到电压恒定的高压交流信号。高压交流信号经过整流元件整流、滤波,输出平稳的高压直流信号。通过调节调压旋钮可以控制输出电压(0~3000V),以击穿故障点,使故障重现。示意图如下:
高压信号源

高压信号源操作面板上有电压表、电流表、启动按钮、调压旋钮及高压交、直流输出端子组成。如下图:

高压信号源面板

调压旋钮可以控制输出电压、电流的大小,电压表、电流表显示当前装置输出电压、电流值。高压交、直流输出插座用来引出高压交、直流信号。

2. 信号检测器

信号检测器包括直流检测器和交流检测器。

1) 直流信号检测器

如下图所示,直流信号检测器包括带蓝牙功能的霍尔直流检测器和蓝牙无线接收器。霍尔直流检测器边缘处有钳型开口用于套接线路,钳型开口内部嵌有霍尔元件,能够利用霍尔效应对直流信号进行检测。检测信号经过A/D转换后传输给蓝牙无线接收器。蓝牙无线接收器能够接受信号并将结果显示到液晶屏幕上。当线路注入直流信号后,需要登杆将霍尔直流检测器套接在线路上,在线路下方的蓝牙无线接收器能够自动显示测量结果。

直流信号检测器直流信号检测器

直流信号检测器

2) 交流信号检测器

交流信号检测器由电磁场感应器及信号处理显示单元构成。当故障线路注入60Hz交流信号时,线路周围能产生同频率的交变电磁场。电磁场感应器是一个多匝的感应线圈,能够在15m范围内感应出交流电压信号,其幅值与线路上的电流幅值成正比。感应信号经过滤波、放大后,结果显示在液晶屏幕上。因此,当线路注入60Hz交流信号时,在线路下方就能够用交流信号检测器进行检测并自动显示电磁场强度。交流信号检测器如下图所示:
交流信号检测器

交流信号检测器

 


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