CN1053129A - 检测接地电流的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在电力应用系统中高灵敏度地 检测接地电流的方法及装置，它利用高阻抗的电流接 收装置来检测接地电流，通过按一定要求把高阻抗电 流接收装置设置在系统的有关部分，从而能在线路绝 缘击穿的演变过程中，在不受大地电阻变化影响的情 况下，检测到小致约1毫安的接地电流，并根据检测 结果，有选择性地断开有故障部分，而不影响无故障 部分的工作。

Description

本发明涉及一种检测接地电流的方法及装置，具体地说是涉及一种在电力应用系统中采用高阻抗的接地电流接收装置从而实现高灵敏度地检测接地电流的方法及装置。

在电力应用系统中，由于高压橡皮电缆受雷电的侵入，机械的损伤和化学物质的腐蚀，易于被损伤，以致电缆有可能被电击穿，一旦电缆击穿，则与其相接触的设备就会带电，给财产和人的生命带来极大危害。为了避免和减少这种危害，人们一直在寻求检测接地电流的有效手段。过去，检测接地电流的方法大致有这样几种：

单一开口三角形电压互感器法，即当系统接地时，互感器中的开口三角形便有电压，通过一定的装置发出讯号，切断电源。但此法的弊端是，当接地电阻高达数兆欧时开口三角形便无电压，灵敏度低，而且无法确认系统何处接地，使系统无选择性地整个跳闸。

单一零序电流互感器法，即将零序互感器与零序电流继电器配合使用，来检测接地电流，但用此法的弊端是零序电流随因气候条件变化引起的大地电阻的变化而变化，检测极易失灵，也会无选择性地使整个系统跳闸，而且当接地电阻大到1兆欧时，接地电流只有几个毫安流经电流互感器，不可能检测到接地电流。（以上二种方法，因性能局限，渐被淘汰）。

图1所示的方法，其中，当电缆C相对零线O击穿时，零线就有电流，电流继电器开始延时动作;零序互感器感应出电流，使开关跳闸，为了防止电缆零线开路，采用零线检查。这种方法的缺点是，架空线落地后，雨季时电流继电器能动作，干旱季节大地电阻率高，电流继电器不能动作，总开关不跳闸。而且通常情况下从接地开始到开关跳闸约有0.5秒时差，在该时差内接地电流大于国际规定的危险电流（16毫安）所以此法不能有效地预防事故发生。

图2所示的方法，其中，当任一相接地后，故障线路与非故障线路的电容电流方向相反，即故障线路的零序电流滞后零序电压90°，而非故障线路的零序电流超前零序电压90°。当故障线路的电压信号发出，电流电路的信号也同时发出时，接地跳闸控制系统（与门电路）接通，使开关跳闸。而非故障线路电压信号和电流信号不能同时发出，与门电路不能接通，不发出跳闸信号。这种方法的缺点是，干旱季节，大地电阻高，此法失灵，且由于零序电流互感器接收比低，信号微弱，须经电子放大，因而检测系统复杂，灵敏度低，只能检测到高于100毫安的接地电流，而且从接地到跳闸这一段接地电流高于危险电流（16毫安）的时间约有0.5秒，所以也不能预防事故的发生。

因此，本发明的目的是，提供一种在电力应用系统中简易且高灵敏度地检测接地电流的方法及装置，它可以不受大地电阻变化的影响，灵敏地检测到低达约1毫安的接地电流，由于本发明的方法及装置在危险接地电流（16毫安）出现之前就可以检测出已出现的接地的现象，所以可有效地预防事故的发生，还可及时对损坏的线路进行修补，例如及时修补电缆外护层，有效地避免了电缆相线的损坏，从而显著提高了经济效益。

本发明的另一目的是，提供一种在电力应用系统中简易且高灵敏度地检测接地电流的方法及装置，它可以检测架空线及各支线的接地电流，可根据检测情况分别独立地断开支线，使电力应用系统的整体工作不受局部故障的影响，提高了经济效益。

本发明人正是基于以上目的来完成本发明的。根据本发明，把接地电流接收装置设计得具有大阻抗，例如用有2万多匣的电压互感器来构成接地电流接收装置。这样，与依靠零序互感器接受1匣信号然后通过复杂的电子放大技术来实现接地电流检测的先有技术相比，本发明将信号放大了2万多倍，大大提高了接收比，而且不需电子放大，简单可靠，另外即使接地电阻为1兆欧，因电压互感器阻抗约有3兆欧，则92%的压降仍为电压互感器所接收，所以对先有技术起制约作用的大地电阻的变化，对本发明的方法和装置则失去影响作用。接地电流接收装置再根据检测到的接地电流发出信号，使电力应用系统故障线路断开。很显然，这样一种方法及装置克服了先有技术中灵敏度低且易受大地电阻变化影响的弊病。

为了使本发明的方法及装置能根据接地电流检测情况，有选择性地切断电力应用系统有故障部分，而不影响其无故障部分的正常运行、工作，本发明的方法及装置可根据一定要求巧妙地应用到系统的各有关部分中去，从而实现使系统有故障部分有选择地被断开。

图1和图2是用来说明先有技术中检测接地电流二种较新方法的示意图。

图3是说明本发明一个实施例的示意图。

图4是说明本发明另一实施例的示意图。

现参照有关附图来说明本发明。

如图3所示，标号1表示作为隔离系统电源的隔离变压器，其二次侧中性点与接地电流接收装置2相连接，从其二次侧引出架空线，经过一组开关装置3向支线或用电设备（未示出）供电，接地电流接收装置2的另一端接地。其中，装置2可为高阻抗继电器，例如，也可在未形成系列产品前用6000/100单相电压互感器配上电压继电器而构成装置2。这样，当发生架空线、支线或用电设备发生接地的情况时，接地电流必从大地经装置2流回到二次侧中性点，此时装置2便动作，发出信号使开关装置3及时断开。

图4示出了本发明的另一实施例。隔离变压器11作为隔离系统的电源，其二次侧中性点与接地电流接收装置12相连接，从其二次侧引出架空线，经过一组开关装置13向并联的各支线电缆供电。装置12的另一端接地，它可为高阻抗继电器，例如也可在未形成系列产品之前用6000/100单相电压互感器配上电压继电器而构成装置12。这样，当发生架空线接地的情况时，接地电流从大地经装置12流回到隔离变压器二次侧中性点，装置12动作，发出信号使开关装置33断开。

在架空线上并联地接有若干支线电缆（只示出其中之一），所述电缆均为三相四线制，各相线包有导电的屏蔽层（如铜丝网），中性线包有一层绝缘层。各支线电缆分别经过一组控制支线通断的开关装置7再向用电设备（如电铲等）供电。在各支线组中均设置一个控制装置10，用于根据该支线组中各自是否出现接地的情况来分别控制开关装置7，从而实现有选择性地断开支线，对其它无故障支路的运行工作不产生影响。这里，控制装置10由特设变压器5、类似于前述装置2的第一和第二高阻抗接地电流接收装置4和9、升压装置8和整流装置6构成，其中，特设变压器5的一次侧中性点上接入电流接收装置4，而使其二次侧给第二高阻抗接地电流接收装置9提供电源，整流装置6与第二接地电流接收装置9及升压装置相连。

支线上发生接地的情况有电缆接地和受电设备外壳接地二种。以下举例说明这二种情况发生时本发明实施例的工作情况。

若雷电压很高，把电缆的相线绝缘击穿后，并把电缆外护层橡胶也打穿，则雷电荷经击穿点流入大地;电源电流则经击穿点返回中性点。接地电流接收装置12便接通其延时继电器;而由整流装置6产生的直流电也经击穿点流入大地，再流经第二接地电流接收装置9，装置9的瞬时继电器便立刻动作，开关装置7立即跳闸，而对其它支路工作无影响，实现本发明有选择性地断开故障线路。

若雷电压不甚高，架空线上的雷电荷为负极性。相线绝缘击穿，外护层未击穿，则该相线与电缆屏蔽层接通，整流装置6产生的直流电流便经击穿点进入相线，再经接地电流接收装置12或4，经大地返回。装置9的瞬时继电器动作，使开关装置7瞬时断开，而不影响其它支线电缆工作。

若雷电荷为正极性，整流装置6的硅元件与相线绝缘一并击穿，则装置9上有全电压，立即动作，使开关装置7断开。此时，相线上的交流电通过整流装置6的被击穿的硅元件进入大地，而各支线电缆上的用电设备外壳是共同接地的，这样进入大地的交流电就会进入其它支线电缆的相线，使各支线电缆上的装置4动作。为了在这种情况下不使故障支线电缆影响无故障电缆上的工作，在装置4中设置延时继电器，在装置9中设置瞬时继电器，使装置9瞬时动作，立刻断开故障支线电缆，不影响其它无故障电缆。

若电缆外护层橡胶受机械损伤，如由于放砲石头砸、汽车碾压、电铲走动时硬拖强拉等而出现裂纹，化学物质（如硫磺水）开始进入电缆内部，这样，整流装置6的直流电流经裂缝流入大地，装置9便动作，预告电缆外皮已有裂缝，提请及时修补，避免化学物质把三相芯线绝缘腐蚀老化击穿，由此大大延长电缆使用寿命。

若受电设备（如电铲）内部的变压器或高压电机绝缘击穿，使设备外壳带电，则装置4接收接地电流并动作接通延时继电器，使开关装置7延时跳闸。

装置12中设置延时继电器，使之只在各支线均失灵时才动作。

在不离开本发明精神实质的前提下，自然还能作出其它各种实施例或对说明书中描述的实施例作出种种变更，但它们仍将在本发明的范围内。说明书中描述的实施例只是用来说明本发明的方法及装置的，而不应理解为对本发明的限制。

Claims (16)

1、一种在电力应用系统中高灵敏度地检测接地电流的方法，其特征在于，用具有高阻抗的接地电流接收装置来检测接地电流，并根据该接地电流接收装置发出的信号使系统有关电路断开。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于，所述接地电流接收装置为高阻抗继电器。

3、根据权利要求1的方法，其特征在于，所述接地电流接收装置可由普通的电压互感器配上电压继电器而构成。

4、根据权利要求1的方法，其中，所述电力应用系统包括有一个作为隔离系统电源的隔离变压器和由该变压器引出的架空线或电缆线，其特征在于，在所述隔离变压器二次侧中性点上接入另一端接地的所述接地电流接收装置，用于在系统有接地情况发生时检测接地电流，并使系统电源断开。

5、根据权利要求4的方法，其中，在所述架空线或电缆线上并联接有若干支线电缆，所述电缆均为三相四线制，各相线包有导电的屏蔽层，中性线包有一层绝缘层，其特征在于，使所述支线电缆分别经过一组控制支线通断的开关装置再向用电设备供电;在各支线电缆中分别设置一个包括有高阻抗接地电流接收装置的控制装置，用于根据支线电缆中各自是否出现接地的情况来分别控制所述开关装置的通断，从而使支线电缆的通断对其它支线电缆的通断不产生影响。

6、根据权利要求5的方法，其特征在于，所述控制装置是由一个特设变压器、第一和第二高阻抗接地电流接收装置、一个升压装置和一个整流装置以一定方式联在一起而构成的，即在所述特设变压器一次侧中性点上接入第一高阻抗接地电流接收装置，而使其二次侧给第二高阻抗接地电流接收装置提供电源，整流装置与第二高阻抗接地电流接收装置及升压装置相连。

7、根据权利要求6的方法，其特征在于，分别用延时和瞬时高阻抗继电器构成所述第一和第二高阻抗接地电流接收装置。

8、根据权利要求6的方法，其特征在于，分别用普通的电压互感器配上延时和瞬时电压继电器来构成第一和第二接地电流接收装置。

9、一种在电力应用系统中高灵敏度地检测接地电流的装置，其特征在于，它包括有一个高阻抗接地电流接收装置，用于检测系统的接地电流并根据接收到的接地电流，发出信号使系统有关电路断开。

10、根据权利要求9的检测接地电流的装置，其特征在于，所述接地电流接收装置为高阻抗继电器。

11、根据权利要求9的检测接地电流的装置，其特征在于，所述接地电流接收装置可由普通的电压互感器和电压继电器构成。

12、根据权利要求9的检测接地电流的装置，其中，所述电力应用系统包括有一个作为隔离系统电源的隔离变压器及由该变压器引出的架空线或电缆线，所述检测接地电流的装置的特征在于，所述高阻抗接地电流接收装置一端连接于所述隔离变压器二次侧中性点上，而另一端接地，以在系统有接地情况发生时检测接地电流，并使系统电源断开。

13、根据权利要求12的检测接地电流的装置，其中，所述架空线或电缆线上并联接有若干支线电缆，每一所述电缆均为三相四线制，而各相线包有导电的屏蔽层，中性线包有一层绝缘层，所述检测接地电流装置的特征在于，它还包括有多组在各支线电缆连线上且在架空线与用电设备之间的开关装置，用于控制各支线电缆的通断;还包括有多个分别设置在各支线电缆中且包括有高阻抗接地电流接收装置的控制装置，用于根据各支线电缆中各自是否出现接地的情况来控制所述各开关装置的通断，以使支线电缆的通断对其它支线电缆的通断不产生影响。

14、根据权利要求13的检测接地电流的装置，其特征在于，所述控制装置包括有一个特设变压器，第一和第二高阻抗接地电流接收装置、一个升压装置和一个整流装置，其中，所述特设变压器一次侧中性点与第一高阻抗接地电流接收装置相连，其二次侧给第二高阻抗接地电流接收装置提供电源，所述整流装置与第二高阻抗接地电流接收装置及升压装置相连。

15、根据权利要求14的检测接地电流的装置，其特征在于，分别用延时和瞬时高阻抗继电器构成所述第一和第二接地电流接收装置。

16、根据权利要求14的检测接地电流的装置，其特征在于，分别用普通的电压互感器配上延时和瞬时电压继电器来构成第一和第二接地电流接收装置。

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