CN201142135Y - 1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置 - Google Patents

1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置 Download PDF

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CN201142135Y CNU2008200652503U CN200820065250U CN201142135Y CN 201142135 Y CN201142135 Y CN 201142135Y CN U2008200652503 U CNU2008200652503 U CN U2008200652503U CN 200820065250 U CN200820065250 U CN 200820065250U CN 201142135 Y CN201142135 Y CN 201142135Y
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胡毅
蔡炜
王力农
胡建勋
邵瑰玮
刘凯
郑传广
徐莹
刘庭
肖宾
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Abstract

本实用新型涉及1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置。采用传感器和指示器，由两个传感器与一个指示器组成，两个传感器分别安装在铁塔两侧的避雷线上，两个传感器串连，指示器固定在铁塔上避雷线与铁塔的连接处，两个传感器与指示器之间采用电缆连接。避雷线采用架空地线。传感器由铁芯和线圈组成，配有固定用的弹簧。指示器由叠加电路与电磁执行机构组成。本实用新型的优点是，设计合理，使用方便，能够克服目前接地故障定位装置误动作或拒动作的缺陷，能准确、灵敏地定位因污秽、雷击和鸟害等原因造成的交流特高压输电线路接地故障。其维护方便、性能安全可靠，能够在交流特高压线路巡视检修工作中发挥较大作用。

Description

1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置
技术领域
本实用新型属于1000kV交流特高压输电线路检修维护技术领域，具体涉及交流特高压输电线路因污秽、雷击和鸟害等原因发生接地故障时，对故障点进行定位的装置，特别是1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置。
背景技术
我国即将建成以1000kV交流特高压输电线路铁塔为核心的国家电网。交流特高压输电线路的正常运行是整个国家电网稳定的基础。为了高压输电线路的安全，通常输电线路传送的电压越高，承载输电线路的铁塔高度也就随着相应地增高，绝缘子串就更长。然而，交流特高压输电线路铁塔的高度增高，绝缘子串的长度增长，更容易受到雷击、污秽等因素的影响。这些都将会影响输电线路的安全运行，严重时会造成输电网络接地故障，当线路因污秽、鸟害、雷击等原因引起输电网络接地故障时，迅速发现和确定故障点，对于及时进行检修和维护，恢复交流特高压输电线路正常运行十分重要。由于交流特高压输电线路铁塔高、空气间隙大，传统的沿线逐基登塔寻找故障点的方法基本无法应用于交流特高压输电线路上。
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，目前，国内外在研制输电线路接地故障指示装置方面已开展了大量的研究工作。1993年申请的实用新型《输电线路短路接地故障指示器》(专利号为93242795.2)，就提出了一种灵敏度高、使用范围广、体积小的输电线路短路接地故障指示器。但该指示器的设计原理采用的是以某一电流阀值作为是否动作的判据，由于交流特高压输电线路铁塔接地故障发生时产生的短路电流幅值差异较大，指示器可能会发生故障不指示，或是相邻非故障铁塔误指示的情况。针结交流特高压输电线路铁塔高的实际情况，为减少寻找故障时人员的登塔次数，有必要对用于交流特高压输电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，提高装置指示的准确性。
实用新型内容
本实用新型的目的是，针对上述现有技术存在的不足，进行改进，提出1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置。致力克服目前根据电流大小原理的设计的输电线路短路接地故障指示装置在应用于交流特高压输电线路过程中出现或是发生故障不指示，或是相邻非故障铁塔误指示的情况，应用本实用新，能够在交流特高压输电线路发生接地故障后，快速而准确的定位故障点。
本实用新型的技术解决方案是，采用传感器和指示器，其特征在于，由两个传感器与一个指示器组成，两个传感器分别安装在铁塔两侧的避雷线上，两个传感器串连，指示器固定在铁塔上避雷线与铁塔的连接处，两个传感器与指示器之间采用电缆连接。
其特征在于，避雷线采用架空地线。
其特征在于，传感器由铁芯和线圈组成，配有固定用的弹簧。
其特征在于，指示器由叠加电路与电磁执行机构组成。
申请人在研究中，通过对交流特高压输电线路中发生接地故障时的短路电流分析和计算，发现短路电流在接地故障发生的瞬间存在如下的分布规律：
1)在发生交流特高压线路接地故障时，流入故障点邻近非故障铁塔的入塔电流与故障铁塔中的电流属同一数量级，随着与故障点的距离增大，各邻近铁塔的入塔故障电流逐渐减小；
2)流入故障铁塔两端的避雷线的故障电流方向相反，幅值接近；流过邻近非故障铁塔两端避雷线的故障电流方向相同，幅值接近。
基于上述的分布规律，提出并研制了本实用新型。与专利《输电线路短路接地故障指示器》(专利号为93242795.2)的差别在于：本实用新型应用于交流特高压线路，尤其是应用于1000kV交流特高压线，通过比较流经避雷线的短路电流的方向，准确分辨故障铁塔与故障点邻近的非故障铁塔，能够克服单纯根据短路电流幅值进行故障定位的一些技术缺陷。
本实用新型的优点是，设计合理，使用方便，能够克服目前接地故障定位装置误动作或拒动作的缺陷，能准确、灵敏地定位因污秽、雷击和鸟害等原因造成的交流特高压输电线路接地故障。其维护方便、性能安全可靠，能够在交流特高压线路巡视检修工作中发挥较大作用。
附图说明
图1、本实用新型在故障铁塔上的连接原理图
图2、本实用新型在非故障铁塔上的连接原理图
图3、本实用新型的基本结构及安装示意图
图4、本实用新型的传感器结构示意图
图5、本实用新型采用的指示器的叠加电路原理图
具体实施方式
下面，根据附图，详细描述本实用新型的实施例。
如图1、图2所示，本实用新型采用传感器收集信号，由两个传感器同时测量，确定流经交流特高压铁塔(以下简称铁塔)两端的避雷线的电流方向、幅值，并比较电流的方向，根据流经铁塔两端的避雷线的电流的相位差异将故障铁塔和非故障铁塔区别开来；采用短路电流叠加的方法定位故障点。本实用新型将二个传感器收集的信号进行比较，判断所处的铁塔是否为故障铁塔，一旦确定是故障铁塔，则立即通过驱动信号驱动电磁执行机构；电磁执行机构由电磁部件与机械部件组成，在驱动信号的驱动下，完成规定的指示动作。
本实用新型的工作原理建立在分析交流特高压输电线路接地故障短路电流的幅值和方向的基础上。对交流特高压输电线路中发生接地故障时的短路电流分析和计算可得到下面的规律：
(1)流入故障点邻近非故障铁塔的入塔电流与故障铁塔中的电流基本属同一数量级，随着与故障点的距离增大，各邻近铁塔的入塔故障电流逐渐减小，无论故障点出现在线路的哪个位置，基本都遵循这一分布规律。
(2)流经故障铁塔两端的避雷线的故障电流方向相反，幅值属于同一数量级；流经邻近非故障铁塔两端的避雷线的故障电流方向相同，幅值属于同一数量级。
当发生接地故障时，流经故障铁塔及避雷线的各电流I1、I2、I3的方向和流经非故障铁塔及避雷线的各电流I1、I2、I3的方向如图1、图2所示。本实用新型利用差动电路的原理，根据I1和I2的相位差异就可以确定地将故障铁塔和非故障铁塔区别开来。
如图3所示，本实用新型由传感器2和指示器6两部分组成。其中，二只传感器2分别安装在铁塔7两侧的避雷线上，避雷线采用架空地线1；使用多个固定卡3分别将二只传感器2安装在架空地线1上，通过电缆4、5，二只传感器2分别指示器6连接，将二只传感器2的输出信号传送到指示器6中。本实用新型是一种方便使用的装置，其测量用的传感器就安放在铁塔的架空地线1上。实际使用时，在铁塔两侧的架空地线1上，各装上一个传感器2，二只传感器2分别与指示器6的连接安装如图3所示。
当接地故障发生时，由于流经故障铁塔两端的避雷线的故障电流方向相反，幅值属于同一数量级；流经邻近非故障铁塔两端的避雷线的故障电流方向相同，幅值属于同一数量级，按照如图1、图2中的传感器安装方式，对于非故障铁塔，两个传感器各自的输出信号经限幅后，大小相同，方向相反，叠加后再输入指示器6的信号幅值接近于零，无法驱动指示动作。对于故障铁塔，两个传感器2各自的输出信号经限幅后，大小相同，方向相同，叠加后再输入指示器6的信号幅值为一个传感器2的输出信号的两倍，该信号将驱动指示动作。
如图4所示，传感器2由铁芯9和线圈8组成，内配有固定用的弹簧10。铁芯9选用铜氧钢材料的铁芯制品，线圈使用漆包线缠绕的而成。传感器2内配有固定用的弹簧10，以固定紧架空地线1。当架空地线1中有电流通过时，传感器2的线圈8中产生相应的感应电流i，该感应电流通过传感器2中的取样电阻后转变成电压信号，该电压信号作为传感器2的输出信号通过连接电缆4或5送到指示器6中。
本实用新型采用的指示器6分为两部分：叠加电路(其电原理图如图5中所示)和电磁执行机构。图5中E1和E2分别为两个传感器2的输出信号，Vd为叠加电路送给电磁执行机构的驱动信号。叠加电路由双向稳压管D1、D2、D5、D6、D7、D10，续流二极管D3、D4、D8、D9，整流二极管D11、D12、D13、D14，电阻R1、R2、R3、R4、三极管Q1、Q2、Q3、Q4组成。双向稳压管D5和D10分别对两个传感器输出的信号E1、E2进行限幅，D5和D10两个稳压管串联就可以对限幅后的信号进行叠加。双向稳压管D1、D2、D6、D7，续流二极管D3、D4、D8、D9，三极管Q1、Q2、Q3、Q4和电阻R1、R2、R3、R4组成了双向稳压管D5和D10的保护电路，而整流二极管D11、D12、D13、D14对叠加后的信号进行整流，在该基铁塔发生接地故障时，由叠加电路由产生驱动信号直流电压Vd，该信号将驱动指示器6的电磁执行机构进行故障指示。指示器6不需要另外的电源，整个装置可视为无源装置。电磁执行机构可以使用通用的电磁执行机构。

Claims (4)

1、1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置，采用传感器和指示器，其特征在于，由两个传感器与一个指示器组成，两个传感器(2)分别安装在铁塔两侧的避雷线上，两个传感器串连，指示器(6)固定在铁塔上避雷线与铁塔的连接处，两个传感器(2)与指示器之间采用电缆(4)、(5)连接。
2、根据权利要求1所述的1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置，其特征在于，避雷线采用架空地线(1)。
3、根据权利要求1所述的1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置，其特征在于，传感器(2)由铁芯(9)和线圈(8)组成，配有固定用的弹簧(10)。
4、根据权利要求1所述的1000kV交流特高压输电线路接地故障定位装置，其特征在于，指示器(6)由叠加电路与电磁执行机构组成。
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