[實用新型]一種單相接地故障檢測裝置

有效

• 申請號: 201420197344.1
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN203811739U
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 程干江;王婧;丁雷;李鳳先;趙云龍;王帥;王海英;龐寧
• 申請（專利權）人: 北京水木源華電氣股份有限公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本實用新型涉及電氣技術領域，尤其涉及一種單相接地故障檢測裝置。

背景技術

配網是城市和農村供電的載體，配網的穩定性和安全性，直接關系到各個公司和千家萬戶的供電安全，具有重要的經濟價值和社會意義。在早期電網建設時，更加重視的環節是發電和輸電，配電和用電環節往往被輕視。近些年國家為配網投入了大量資金進行城網和農網改造，改造了大量線路、開關和變壓器等，從硬件方面對配網進行了升級以提升配網的自動化水平。但是，配網架空線路因其線路長，分支多，網絡結構復雜，易受外力及自然環境影響等原因，成為最容易發生故障的環節之一。

短路故障和單相接地故障是配電線路最常見的故障形式，其中單相接地故障尤其嚴重，占總故障的2/3以上，但世界各國之前還沒有一個非常好的方法解決單相接地故障的準確檢測問題。在目前情況下，發生單相接地故障后主要需要依靠人工巡線查找故障點，花費在查找故障點上的時間大大超過修復故障所消耗的時間，擴大了停電帶來的影響和損失。

國內早在90年代初就推出了普通型短路故障指示器，能夠在線路出現短路故障時翻牌顯示。目前，國內能夠正常投入運行的短路故障指示器生產企業不多，有實力的僅有四五家企業。但是各個企業的產品對于用戶最頭疼的單相接地故障檢測效果普遍不理想。

單相接地故障檢測傳統方法有以下幾種：

1、第一類為首半波法。即利用接地瞬間接地相的電容電壓與該相相電壓同相并且電容電流大于預設值時判定為接地故障發生。這個方法能起到一定作用。但最大的問題是這個方法建立在單相接地故障發生在相電壓峰值時刻，這時才能夠比較相位。然而，有些單相接地故障發生在非波峰甚至是波形過零點的位置，此時就無法檢測和判斷接地故障了。

2、第二類方法為五次諧波法。這類方法利用線路發生單相接地故障時會出現五次諧波并利用當五次諧波大于預設值時判定為接地故障發生。這個方法不可靠，因為線路負載各種各樣，在正常情況下，就存在大量的諧波分量（包括五次諧波）的情形。如果電網的波動導致5次諧波超過預設值，就會出現誤報的情形；或者線路結構簡單，接地時的五次諧波很小，此時就無法檢測五次諧波。

3、第三類方法就是檢測暫態電流。這種方法中，雖然暫態電流比較明顯，但由于暫態量的持續時間非常短，而且是個快速衰減過程，不到工頻周波的四分之一，檢測設備顯然無法準確檢測到暫態量的瞬間值，因此也就無法準確檢測暫態量大小，更何況線路負載千變萬化，負載的突然波動、變化均有可能引起線路出現頻率范圍和暫態電流頻率范圍重疊的信號，這時就會出現誤判。

為解決傳統的單相接地故障檢測方法可靠性低的不足，本領域內近幾年研究出了信號源法進行單相接地故障檢測。第一種用于檢測單相接地故障的信號源法為真實特征外部信號注入電力系統的信號源法。比如專利CN201765290U電纜及架空線混合系統單相接地故障定位裝置，就是利用電力系統的PT注入特征信號，然后檢測該特征信號的方法。這種方法缺點是要注入真實特征信號，所以設備功率和體積較大、另外信號本身對電力系統有直接作用和影響。

為了解決真實特征外部信號注入電力系統的信號源法所存在的問題，近幾年出現了第二種用于檢測單相接地故障的信號源法，即：利用電力系統本身來把單相接地故障信號放大的信號源法。圖1所示為現有的利用電力系統本身來把單相接地故障信號放大的信號源檢測設備電路圖，如圖1中所示，這種檢測設備中的信號源由三個真空開關K1、K2、K3，高壓二極管D，限流電阻R，開口三角變壓器TBK和控制器1組成。其中，三個真空開關K1、K2、K3分別連接待檢測線路的A、B、C三相。當三相線路上的某處發生接地故障時，由于接地相對地電壓降低，非故障相對地電壓升高，則開口三角變壓器TBK的零序電壓升高，控制器1檢測到開口三角變壓器TBK的電壓變動時，啟動控制真空開關K1、K2、K3動作，一般每相連接的開關投切8次，則三相開關投切共24次，從而使發生單相接地故障的線路上流過脈動單向特征電流，而其它的非故障線路無該特征電流流過，安裝在線路上和變電站的故障檢測裝置檢測到該特征電流信號后即可檢測出故障線路和位置，從而實現接地選線和定位。這種檢測單相接地故障的方案的優點是沒有注入真實信號，而是利用系統本身來短時放大了故障特征，所以對系統影響較小。但缺點是體積很大重量很重，一般需要安裝在變電站內，在現場也需要吊車安裝，另外開關動作次數較多，對系統沖擊和設備本身壽命都有一定影響。