[實用新型]利用羅氏線圈設計的高壓電纜瞬間短路故障電流檢測裝置

有效

• 申請號: 201320447290.5
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN203405509U
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 曾憲樂;王珂;蘭翀;代順坤;陳弋;黃山蓬;張丹;孔德武;丁鵬
• 申請（專利權）人: 廣西電網公司南寧供電局;上海慧東電氣設備有限公司
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R31/08
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 楊立華

技術領域

本實用新型屬于高壓電纜故障檢測技術領域，尤其涉及一種利用羅氏線圈設計的高壓電纜瞬間短路故障電流檢測裝置。

背景技術

隨著我國大中型城市建設的飛速發展和城市規劃的要求，電力系統輸變電網絡的規模也越來越大，尤其是110kV及以上等級的高壓輸變電網絡。高壓電纜以其占地少、敷設方便、人身安全保障、供電可靠性高、維護工作量少等優點在高壓輸變電網絡中得到了廣泛應用，現在在原有單一的高壓電纜線路、架空線路基礎上已經發展了高壓電纜-架空線混合線路，而且應用越來越廣泛。輸電線路瞬間短路故障是電力系統最常見也是危害最大的故障類型之一，對于110kV及以上等級的單芯高壓電纜而言，這種短路故障通常發生在電纜線芯導體與金屬護層之間，故障發生后，如何快速的確定故障區間，即確定高壓電纜發生故障還是架空線路發生故障，可以縮短故障排查時間，加快恢復供電，對電力系統的安全和經濟運行具有重要的意義。

高壓輸電線路主要有3種：一種是最常見的架空線路，它一般使用無絕緣的裸導線，通過立于地面的桿塔作為支持物，將裸導線用絕緣子懸架于桿塔上傳輸電能，整個線路由導線、架空地線、絕緣子串、桿塔、接地裝置等組成，多用于數十公里、甚至數百公里以上長距離輸電；另一種是高壓電纜線路，高壓電纜一般是由線芯導線、主絕緣層、金屬護層和外護套絕緣層等組成的單芯電纜，它是采用特殊加工制造而成的電纜線，埋設于地下或敷設在電纜隧道中，通常用于架空線路敷設困難的地區，如城市或特殊跨越地段輸電，一般距離不長，短的幾百米，長的幾公里。還有一種就是高壓電纜-架空線混合線路，線路中高壓遠距離輸電采用架空線路，線路進入市區或地面無法架設架空線的區域時接入高壓電纜輸電。

根據電力工程電纜設計規范，高壓電纜線路的金屬護層有2種接地方式：一種是短電纜，通常只有幾百米，金屬護層采用一端直接接地和另一端經間隙或避雷保護器接地的方式，金屬護層結構從電纜的始端到終端是完整的；另外一種是長電纜，通常有數公里，線路敷設時金屬護層要劃分成適當的單元，且在每個單元按3個長度盡可能均等區段，應設置絕緣接頭或實施金屬層的絕緣分隔，以交叉互聯方式接地。

目前檢測高壓輸電線路短路故障的裝置主要是故障錄波裝置，它是利用現代電力電子技術、計算機技術設計的一種在線檢測裝置。其原理是輸電線路發生瞬間短路故障時，會產生一個暫態故障電流信號，該信號從故障點沿線路向兩端傳輸，裝置利用安裝在線路兩端的電流互感器測量這個暫態故障信號，并將該信號波形記錄下來，然后分析波形特征，確定故障線路、線路的故障相及故障電流大小等信息，該裝置結合GRS同步對時裝置，可以對線路故障位置進行定位，方便排除線路故障。

盡管上述故障錄波裝置在電力系統中應用廣泛，特別是在遠距離架空輸電線路中，但是在短距離高壓電纜輸電線路上很少應用，主要是因為：1、該裝置測量精度一般在1km以上，對于很多長度僅為幾百米的高壓電纜而言無法使用；2、該裝置是通過安裝在輸電線路2個終端位置的電流互感器測量線路短路故障電流信號，對于單一長距離架空線路而言效果較好，但是對于高壓電纜-架空混合線路效果不理想，這是由于故障電流信號在電纜與架空線路的連接處反射系數不同，波形形狀會發生畸變，造成較大測量誤差，因此對于高壓電纜-架空混合線路很難判斷短路故障位置是在高壓電纜線路上還是在架空線路上，從而無法有效地進行下一步故障排除。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單、安裝方便、操作容易的利用羅氏線圈設計的高壓電纜瞬間短路故障電流檢測裝置，以快速判斷高壓電纜線路或高壓電纜-架空混合線路的故障點位置。

為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案：利用羅氏線圈設計的高壓電纜瞬間短路故障電流檢測裝置，主要由羅氏線圈、數據采集模塊和數據處理模塊三部分組成；數據采集模塊包括依次連接積分器、三級抗電磁干擾吸波電路、濾波電路、放大電路、A/D采樣觸發電路、A/D采樣電路，積分器輸入端連接羅氏線圈的輸出端，積分器的輸出端經三級抗電磁干擾吸波電路與后續濾波電路相連；數據處理模塊的核心是一個嵌入式單片機。

羅氏線圈為開合式結構，由2個半圓形、橫截面為矩形的尼龍材料骨架組成，骨架上繞有測量用的線圈。