输电线路杆塔接地故障定位技术的研究

中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司 程远林

输电线路杆塔接地故障定位技术的研究

中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司 程远林

为了准确、迅速地确定故障点，改变过去分段合闸、人力登杆逐杆查寻故障位置的状况，根据国内外在研制输电线路接地故障指示装置方面的研究现状，有必要对线路接地故障指示器的运行条件进行深入的研究，并在此基础上对故障指示器在工作原理及设计、结构上加以改进，研制出适用于我国输电线路的接地故障指示器，达到灵敏、准确、经济的要求。

输电线路；杆塔；接地故障；定位技术

1.输电线路杆塔接地故障定位技术设计原理

国内目前接地故障指示器的设计原理是：设定指示器的动作电流（例如200A），当通过该故障杆塔的一根主材的工频接地电流大于此电流时，故障指示器动作并给出显示。但是，根据实际应用，单纯以某一电流阀值作为是否动作的判据会产生误动或者拒动等弊病。为解决这一问题，有必要对故障杆塔和非故障杆塔的电流方向作一具体分析。雷击接地示意图如图1.1所示：

图1.1 杆塔接地故障示意图

2.接地故障指示装置的工作原理

当发生接地故障时，故障杆塔及避雷线的各电流方向和非故障杆塔及避雷线的各电流方向，根据差动电路的原理将故障杆塔和非故障杆塔区别开来，解决这一问题的方案是在杆塔两侧的架空地线上，各装上一个传感器，传感器与显示器的连接电路图如下图所示。

图2.1 连接电路示意图

图3.1

流入两侧避雷线的电流与两端的电参数有关，电参数不同时，电流量值也是不同的，但两端传感器中的输出信号经过限幅后，将成为同一幅值的波形，对于非故障杆塔来说，经限幅后的两端信号叠加后，大小相同，方向相反，输入指示器的信号幅值接近于零，如上右图所示，故指示器不动作。对于故障杆塔来说，两传感器中的信号经限幅后叠加，大小相同，方向相同，增大近一倍，该信号启动接地故障指示器动作。

3.接地故障指示器的设计

接地故障指示器工作原理如图3.1所示。

当地线中通过电流＞400A时，采样信号经钳位二级管钳位后才可整流成20V方波电压，进入比较电路决定是否触发。当两个传感器中通过的电流方向相同时，处理后两个信号叠加后成0，电磁执行机构中无电流通过不能触发；当两个传感器中通过的电流方向相反时，两个信号叠加后成40V方波，电磁执行机构中有电流通过，在此触发，则输出触发信号。

选用掉牌方式指示时，启动丝带弹出装置，丝带弹出。选用这种指示方式时因为丝带弹出所用的能量由传感器感应电流所产生，所以故障指示装置不需要另外的电源；选用短信方式指示时，GSM信号发生电路工作，发射信号（类似于短信息）至接收端，内容预先设定好的故障杆塔的位置信息。选用这种指示方式时由于使用光电池也无需经常更换电源，减小了线路维护的工作量。

4.接地故障指示装置试验

试验室模拟试验试验项目及结果如表4.1所示。

表4-1 试验室模拟试验试验项目及结果

试验结果表明，接地故障指示器能够灵敏地判断出杆塔是否发生接地故障并作出指示动作，且能够耐受短时大电流。

5.结论

1）对于装有架空地线的输电线路，发生工频接地故障时，流入故障点邻近非故障杆塔的入塔电流与故障杆塔中的电流基本属同一数量级，随着与故障点的距离增大，各邻近杆塔的入塔故障电流逐渐减小；

2）对于装有架空地线的输电线路，发生工频接地故障时，流入故障杆塔两端的避雷线的故障电流方向相反，大小相差不大；

3）根据输电线路架空地线工频接地故障电流分别的规律，设计制作了接地故障指示器，它能够迅速准确地指示出发生接地故障的杆塔。

[1]杨帅,等.基于电流流向判别的交流输电线路闪络塔定位方法[J].高电压技术.

[2]彭勇,等.输电线路雷击故障定位与识别[J].高电压技术.