[实用新型]一种单相接地故障检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电气技术领域，尤其涉及一种单相接地故障检测装置。

背景技术

配网是城市和农村供电的载体，配网的稳定性和安全性，直接关系到各个公司和千家万户的供电安全，具有重要的经济价值和社会意义。在早期电网建设时，更加重视的环节是发电和输电，配电和用电环节往往被轻视。近些年国家为配网投入了大量资金进行城网和农网改造，改造了大量线路、开关和变压器等，从硬件方面对配网进行了升级以提升配网的自动化水平。但是，配网架空线路因其线路长，分支多，网络结构复杂，易受外力及自然环境影响等原因，成为最容易发生故障的环节之一。

短路故障和单相接地故障是配电线路最常见的故障形式，其中单相接地故障尤其严重，占总故障的2/3以上，但世界各国之前还没有一个非常好的方法解决单相接地故障的准确检测问题。在目前情况下，发生单相接地故障后主要需要依靠人工巡线查找故障点，花费在查找故障点上的时间大大超过修复故障所消耗的时间，扩大了停电带来的影响和损失。

国内早在90年代初就推出了普通型短路故障指示器，能够在线路出现短路故障时翻牌显示。目前，国内能够正常投入运行的短路故障指示器生产企业不多，有实力的仅有四五家企业。但是各个企业的产品对于用户最头疼的单相接地故障检测效果普遍不理想。

单相接地故障检测传统方法有以下几种：

1、第一类为首半波法。即利用接地瞬间接地相的电容电压与该相相电压同相并且电容电流大于预设值时判定为接地故障发生。这个方法能起到一定作用。但最大的问题是这个方法建立在单相接地故障发生在相电压峰值时刻，这时才能够比较相位。然而，有些单相接地故障发生在非波峰甚至是波形过零点的位置，此时就无法检测和判断接地故障了。

2、第二类方法为五次谐波法。这类方法利用线路发生单相接地故障时会出现五次谐波并利用当五次谐波大于预设值时判定为接地故障发生。这个方法不可靠，因为线路负载各种各样，在正常情况下，就存在大量的谐波分量（包括五次谐波）的情形。如果电网的波动导致5次谐波超过预设值，就会出现误报的情形；或者线路结构简单，接地时的五次谐波很小，此时就无法检测五次谐波。

3、第三类方法就是检测暂态电流。这种方法中，虽然暂态电流比较明显，但由于暂态量的持续时间非常短，而且是个快速衰减过程，不到工频周波的四分之一，检测设备显然无法准确检测到暂态量的瞬间值，因此也就无法准确检测暂态量大小，更何况线路负载千变万化，负载的突然波动、变化均有可能引起线路出现频率范围和暂态电流频率范围重叠的信号，这时就会出现误判。

为解决传统的单相接地故障检测方法可靠性低的不足，本领域内近几年研究出了信号源法进行单相接地故障检测。第一种用于检测单相接地故障的信号源法为真实特征外部信号注入电力系统的信号源法。比如专利CN201765290U电缆及架空线混合系统单相接地故障定位装置，就是利用电力系统的PT注入特征信号，然后检测该特征信号的方法。这种方法缺点是要注入真实特征信号，所以设备功率和体积较大、另外信号本身对电力系统有直接作用和影响。

为了解决真实特征外部信号注入电力系统的信号源法所存在的问题，近几年出现了第二种用于检测单相接地故障的信号源法，即：利用电力系统本身来把单相接地故障信号放大的信号源法。图1所示为现有的利用电力系统本身来把单相接地故障信号放大的信号源检测设备电路图，如图1中所示，这种检测设备中的信号源由三个真空开关K1、K2、K3，高压二极管D，限流电阻R，开口三角变压器TBK和控制器1组成。其中，三个真空开关K1、K2、K3分别连接待检测线路的A、B、C三相。当三相线路上的某处发生接地故障时，由于接地相对地电压降低，非故障相对地电压升高，则开口三角变压器TBK的零序电压升高，控制器1检测到开口三角变压器TBK的电压变动时，启动控制真空开关K1、K2、K3动作，一般每相连接的开关投切8次，则三相开关投切共24次，从而使发生单相接地故障的线路上流过脉动单向特征电流，而其它的非故障线路无该特征电流流过，安装在线路上和变电站的故障检测装置检测到该特征电流信号后即可检测出故障线路和位置，从而实现接地选线和定位。这种检测单相接地故障的方案的优点是没有注入真实信号，而是利用系统本身来短时放大了故障特征，所以对系统影响较小。但缺点是体积很大重量很重，一般需要安装在变电站内，在现场也需要吊车安装，另外开关动作次数较多，对系统冲击和设备本身寿命都有一定影响。