[实用新型]利用罗氏线圈设计的高压电缆瞬间短路故障电流检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于高压电缆故障检测技术领域，尤其涉及一种利用罗氏线圈设计的高压电缆瞬间短路故障电流检测装置。

背景技术

随着我国大中型城市建设的飞速发展和城市规划的要求，电力系统输变电网络的规模也越来越大，尤其是110kV及以上等级的高压输变电网络。高压电缆以其占地少、敷设方便、人身安全保障、供电可靠性高、维护工作量少等优点在高压输变电网络中得到了广泛应用，现在在原有单一的高压电缆线路、架空线路基础上已经发展了高压电缆-架空线混合线路，而且应用越来越广泛。输电线路瞬间短路故障是电力系统最常见也是危害最大的故障类型之一，对于110kV及以上等级的单芯高压电缆而言，这种短路故障通常发生在电缆线芯导体与金属护层之间，故障发生后，如何快速的确定故障区间，即确定高压电缆发生故障还是架空线路发生故障，可以缩短故障排查时间，加快恢复供电，对电力系统的安全和经济运行具有重要的意义。

高压输电线路主要有3种：一种是最常见的架空线路，它一般使用无绝缘的裸导线，通过立于地面的杆塔作为支持物，将裸导线用绝缘子悬架于杆塔上传输电能，整个线路由导线、架空地线、绝缘子串、杆塔、接地装置等组成，多用于数十公里、甚至数百公里以上长距离输电；另一种是高压电缆线路，高压电缆一般是由线芯导线、主绝缘层、金属护层和外护套绝缘层等组成的单芯电缆，它是采用特殊加工制造而成的电缆线，埋设于地下或敷设在电缆隧道中，通常用于架空线路敷设困难的地区，如城市或特殊跨越地段输电，一般距离不长，短的几百米，长的几公里。还有一种就是高压电缆-架空线混合线路，线路中高压远距离输电采用架空线路，线路进入市区或地面无法架设架空线的区域时接入高压电缆输电。

根据电力工程电缆设计规范，高压电缆线路的金属护层有2种接地方式：一种是短电缆，通常只有几百米，金属护层采用一端直接接地和另一端经间隙或避雷保护器接地的方式，金属护层结构从电缆的始端到终端是完整的；另外一种是长电缆，通常有数公里，线路敷设时金属护层要划分成适当的单元，且在每个单元按3个长度尽可能均等区段，应设置绝缘接头或实施金属层的绝缘分隔，以交叉互联方式接地。

目前检测高压输电线路短路故障的装置主要是故障录波装置，它是利用现代电力电子技术、计算机技术设计的一种在线检测装置。其原理是输电线路发生瞬间短路故障时，会产生一个暂态故障电流信号，该信号从故障点沿线路向两端传输，装置利用安装在线路两端的电流互感器测量这个暂态故障信号，并将该信号波形记录下来，然后分析波形特征，确定故障线路、线路的故障相及故障电流大小等信息，该装置结合GRS同步对时装置，可以对线路故障位置进行定位，方便排除线路故障。

尽管上述故障录波装置在电力系统中应用广泛，特别是在远距离架空输电线路中，但是在短距离高压电缆输电线路上很少应用，主要是因为：1、该装置测量精度一般在1km以上，对于很多长度仅为几百米的高压电缆而言无法使用；2、该装置是通过安装在输电线路2个终端位置的电流互感器测量线路短路故障电流信号，对于单一长距离架空线路而言效果较好，但是对于高压电缆-架空混合线路效果不理想，这是由于故障电流信号在电缆与架空线路的连接处反射系数不同，波形形状会发生畸变，造成较大测量误差，因此对于高压电缆-架空混合线路很难判断短路故障位置是在高压电缆线路上还是在架空线路上，从而无法有效地进行下一步故障排除。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、安装方便、操作容易的利用罗氏线圈设计的高压电缆瞬间短路故障电流检测装置，以快速判断高压电缆线路或高压电缆-架空混合线路的故障点位置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：利用罗氏线圈设计的高压电缆瞬间短路故障电流检测装置，主要由罗氏线圈、数据采集模块和数据处理模块三部分组成；数据采集模块包括依次连接积分器、三级抗电磁干扰吸波电路、滤波电路、放大电路、A/D采样触发电路、A/D采样电路，积分器输入端连接罗氏线圈的输出端，积分器的输出端经三级抗电磁干扰吸波电路与后续滤波电路相连；数据处理模块的核心是一个嵌入式单片机。

罗氏线圈为开合式结构，由2个半圆形、横截面为矩形的尼龙材料骨架组成，骨架上绕有测量用的线圈。