故障电流监测（精选10篇）
故障电流监测 篇1
1 微机监测系统中道岔电流曲线的监测
(1) 道岔电流监测原理。
道岔动作电流是运用道岔采集机进行实时监测的, 且对电动转辙机在工作、启动、故障电流以及动作时间上都可以直接的进行测量, 这样就可以描绘出道岔的动作电流曲线。通过对平常的电流曲线进行分析和判断可知电气的特性、机械特性以及时间特性等特点。
(2) 道岔动作时间监测原理。
道岔转换动作过程为:1DQ J吸起、2DQ J转极, 道岔开始转换, 转换完毕, 1DQ J落下。道岔采集机通过采集1DQJ的落下接点状态来监测道岔转换起止时间。
(3) 监测点。
直流电动转辙机在分线盘或组合选取动作电路回线作为监测点 (直流需注意电流方向, 穿3圈) , 三相交流电动转辙机在组合后面保护器输出端, 选三相动作线作为监测点。将动作回线穿过开口式道岔电流取样模块, 用霍尔原理获得取样电流。 (三相无方向性穿1圈)
2 利用道岔电流曲线监测判断故障的基本原理
(1) ZD6系列及ZD 9使用直流电机的转辙机判断原理。
采用直流电机转辙机的工作拉力与工作电流近似成正比例关系, 通过采集道岔工作电流和摩擦电流定性分析和判断转辙机拉力变化, 反映转辙机的机械特性、电气特性和时间特性。
(2) S700K、ZD9转辙机使用交流电机的转辙机判断原理。
交流转辙机工作拉力的变化, 是由电动机电压、电流、转速等多种因素决定的, 使用交流电机转辙机的电流曲线调看和分析以时间特性为重点, 通过每天调看时将电流曲线与参考曲线时间的对比, 反映道岔运用状态情况 (如表1) 。
3 道岔动作电流曲线分析
(1) 道岔电流基本曲线 (如图1, 2) 。
(2) 直流转辙机动作电流曲线异常分析。
图3动作电流曲线中, 曲线呈锯齿波, 动作电流存在较大的波动。造成的可能原因如下:电机碳刷与换向器不是同心弧面接触, 电机在转动过程中, 换向器产生环火;电机换向器有断格;道岔滑床板吊板或清扫不良, 尖轨抖动。
图4动作曲线中, 电流曲线先平滑然后迅速增大, 上了一个台阶, 然后道岔锁闭, 电流迅速回零, 表明道岔在转换的过程中阻力逐渐加大, 很容易造成道岔转不到底。造成的原因如下:道岔反弹或道岔的顺延密贴不好, 尖轨与基本轨密贴时阻力逐渐增大。滑床板掉板厉害造成尖轨下沉, 在尖轨向基本轨靠拢时出现上台阶现象, 遇此情况要及时会同工务进行处理。
(3) 交流转辙机道岔故障电流曲线分析。
(1) 转辙机不能启动故障。
图5电流曲线中, 对于三相电动机, 负载不变的情况下, 当一相缺相, 电流为零时, 另外两相电流值能达到额定电流的1.73倍, 造成电机线圈发热, 进而烧坏电机, 在电路中通过断相保护器完成断相保护, 在一相断相时, 输出一个直流电压驱动断相保护继电器, 来切断三相电机的动作电路, 使电机停转 (如图6) 。
(2) 动作电源室内断相故障。
由故障时的电流曲线可以看出:C相电流很小, 而另外两相电流较大, 最大能达到7A, 不符合三相电机一相断线, 另两相电流为额定值1.73倍的规律, 这是因为此波形里含有电机启动电流在内, 所以在图形里所示的电流实际上是交流电机缺相启动电流。
总之, 道岔动作电流曲线是反映道岔运用质量的一个重要指标。通过道岔电流曲线能及时发现设备隐患, 可以采取措施进行有重点、有目的地维修和整治。在车间、工区日常工作中, 应加强对微机监测中道岔电流曲线的调看分析, 发现异常时及时进行处理, 做到防患于未然, 提高道岔设备的运用质量和可靠性。
参考文献
[1]铁路行车主要岗位基本技能培训教材:信号工[M].中国铁道出版社, 2004, 6.
[2]铁路信号新技术概论[M].中国铁道出版社, 2007, 9.
[3]TJWX2000信号微机监测系统维护手册[Z].河南辉煌科技股份有限公司, 2010, 1.
小电流接地系统单相接地故障分析 篇2
关键词:小电流接地系统 故障选线
1 小电流接地系统简介
1.1 小接地电流系统的概念
中性点非直接接地方式即中性点不接地系统,包括中性点经消弧线圈接地方式系统,接地故障电流往往比负荷电流小得多,故亦称其为小接地电流系统。标准规定X0/X1>4～5的系统属于小接地电流系统。供电可靠性高,对绝缘要求较高。而在电压等级较高的系统中,绝缘费用在设备总价格中占相当大比重,降低绝缘水平带来的经济效益非常显著,一般就采用中性点直接接地方式,以其它措施提高供电可靠性。在电压等级较低的系统中,一般就采用中性点不接地方式以提高供电可靠性,笔者所在地区没有60kV电压等级,因此35kV及以下系统采用小接地电流系统。
1.2 小接地电流系统的供电可靠性和优点
小接地电流系统供电可靠性高。单相接地故障时,因暂不构成短路回路,接地相电流不大,往往比负荷电流小得多,而且三相之间的线电压仍然保持对称,对负荷的供电暂没有影响,系统仍可继续运行1～2小时,不必立即切除接地相,断路器不必立即跳闸,并不立即对设备造成损坏,从而保证了对用户的不间断连续供电,提高了供电可靠性。
1.3 小接地电流系统的缺点
它的主要缺点是在发生单相接地故障时无法迅速确认问题出在那一条线路上。由于这种故障引起的相电压升高对系统性能构成很大威胁,必须迅速查出故障线路并加以排除。复杂局域网尤其是经消弧线圈接地的电网,在接地情况下,如何准确及时选出故障线路对于配电自动化的实现有着重要的意义。
1.4 阳煤矿区35kV电网简介
阳煤集团阳泉矿区电网始建于1984年。25年来随着煤矿生产能力的不断提高,供电网络逐年拓展,已形成了一个规模庞大、结构复杂的电力系统。目前阳煤矿区电网已经形成一个以矿区110kV变电站为唯一电源,接带局域内24个35/6kV用户变电站,两个自备热电厂和三个煤层气发电站。当局部区域因接地造成系统隐患时,如果不能及时排除故障接地线路,将严重威胁到矿井的安全生产。
2 小电流接地系统故障选线
2.1 故障选线的不同原理及其应用
2.1.1 80年代后期研制出的全国第一代选线装置。由于理论和技术上的局限,灵敏度和准确率都不高,90年代后都相继退出了运行。
2.1.2 20世纪初涌现出了以KA2003型小电流接地电网单相接地故障选线装置为代表的新一代选线装置。克服了第一代小电流选线产品存在的诸多影响选线准确率的问题,将各种选线判据有机地集成充分的判据,并与多种数据处理算法和各种选线方法融为一体。构成了各种判据有效域优势互补,能适应变化多端的单项接地故障形态的多层次的全方位的智能化选线系统。KA2003系列89选线装置实时采集系统故障信号,应用多种选线方法进行综合选线,具体包括:智能群体比幅比相法。谐波比幅比相法、小波法、首半波法、有功分量法、能量法、零序电流突变法。装置通过确定各种选线方法的有效域,根据故障信号特征自动对每一种选线方法得出的故障选线结果进行可信度量化评估,应用证据理论将多种选线方法融合到一起,最大限度的保证各种选线方法之间实现优势互补。我想重点介绍一下比幅比相法和谐波法:
智能型比幅比相方法的基本原理是:对于中性点不接地系统,比较母线的零序电压的幅值和相位,故障线路零序电流相位应滞后零序电压90°并与正常线路零序电流反相,若所有线路零序电流同相,则为母线故障。
谐波方法的基本原理是:对于中性点经消弧线圈接地系统,对谐波分量来说消弧线圈处于欠补偿状态,如果线路零序电流中含有丰富的谐波成分,则比较所有线路零序电流分量的幅值与相位,故障线路零序电流幅值较大且相位应与正常线路零序电流反相,若所有线路零序电流电流同相,则为母线故障。
2.1.3 90%以上的小电流接地系统仅安装有两相CT。对这种仅装两相CT小电流接地系统, 至今尚没有理想的接地选线和故障定位方法,仍不得不沿用原始落后的拉路法进行接地选线。两相CT接线的小电流接地系统的单相接地选线与故障定位问题,成为技术难题。山东山大桑教授关于“S 注入法”的提出,是继零序电流法之后,在小电流接地系统单相接地选线及定位方面又一突破,它解决了困扰电力系统几十年的两相CT架空馈线的单相接地选线问题;进一步完善了小电流接地系统两相CT接线体制,避免了为单相接地选线加装B相CT和拉传输零序电流的电缆,从而简化了变电所的一、二次设备,起到了很好的经济效益和社会效益。
此装置由主机和信号探测器两部分组成,主机通过五芯电缆接于PT二次侧(A、B、C、N、L),实时监控三相四线PT的相电压和零序电压运行情况,判断是否有接地故障发生。当发生接地故障时,主机通过PT二次侧向接地相注入一种特殊的电流信号,如图1(1),该电流信号耦合到PT的一次侧,将沿接地线路的接地相流动并经接地点入地,与大地形成电流环,如图1(2)。信号探测器为该特殊信号电流的接收装置,采用高灵敏度无线传感器,对探测到的信号电流经高精度A/D转换后进行滤波,取出注入信号电流并找出故障线路。它只反映注入信号电流而不反映工频及其他各次谐波和零序电流。用于具有配电网自动化系统中时,故障启动后,各个分段开关处的信号探测器利用通讯网络将信号传送到主机,根据故障馈线上各个分段开关传送的对特殊信号电流的探测结果,自动判别故障线路并上传调度中心。
2.2 小电流接地系统发生接地故障时如何快速定位
对于小电流接地系统,如何快速查找单相接地故障,我给大家介绍一些简单可行的方法。
2.2.1 人工查找方法 如果变电站内没有安装接地选线装置,线路上也没有安装接地故障指示器或者短路接地二合一故障指示器,也没有很好的接地故障探测仪,那就只好采用人工查找的笨办法了。查找步骤如下:
①通过人工(或调度,以下同)依次拉闸,可知道变电站哪条出线接地,通过调度知道哪相接地。
②接下来有两种方法来查找故障点:一是将线路逐级分段,或者将经常有故障的线路拉开,用2.5kV摇表测接地相对地绝缘,绝缘电阻小的那段为故障段,以此缩小查找范围(当然,在变电站出线侧一定要做好挂接地线等安全保护措施);二是将线路尽可能分段,然后逐级试合送电,与调度互动配合,有零序电压报警时该段为故障区段。
人工查找方法操作很麻烦,如果线路长、分支多、开关分段又少,那就不好操作了,再加上天色和天气不佳,那就更不好处理了。建议还是采用一些设备投资少的科技手段来配合人工查找,可取得事半功倍的效果,既提供了供电可靠性和社会效益,也创造了经济效益。
2.2.2 利用接地选线装置和故障指示器来查找
变电站一般都安装了接地选线装置,虽然有时不准,但可以为人工拉闸提供技术参考。然后在线路上安装一些接地故障指示器(或者短路接地二合一故障指示器),以此指示接地故障途径。目前比较可靠的接地故障检测方法是采用信号源法,比较灵敏的的接地故障检测方法是采用首半波法或者直流暂态分析法。建议采用两种接地故障指示器相结合的方法来查找接地故障比较好,以信号源法为主,以首半波法或者直流暂态分析法为辅。
2.2.3 改变中性点接地方式来查找
配电系统采用中性点不接地或者经过消弧线圈接地方式,有利也有弊。针对故障查找困难的“弊端”和由此带来的一些人身财产安全问题,用户自己也在做进一步的思考,思考出来的方案主要有两种:
①将中性点改为经小电阻接地。改造以后,利用出口断路器的零序两段保护功能和短路故障指示器,基本上可以解决掉70%左右的接地故障查找问题,但还有30%左右的中阻和高阻接地故障不好查找,可能还存在与线路熔断器的保护配合问题。针对这种系统,目前比较好的解决方法是利用数字化的故障指示器,将线路零序电流(电缆)、线路总电流(架空)、对地绝缘电压(架空)等指示器的测量数据通过通讯网络发送到调度系统,经综合分析变电站实时和历史信息,可判断接地点位置。
②中性点改为小电阻+断路器或者中电阻+高压接触器的模式。断路器或高压接触器平时处于分位,只有当检测到系统零序电压抬高以后才延时合闸,短时变为小电阻或者中电阻接地,然后通过以小电阻接地方式下的检测方法来查找故障。另外,由于中性点电阻的通断可以灵活控制,则可以在消弧线圈动作以后,再以一定的合分时序来控制电阻的通断,以便让保护装置动作或者让接地故障指示器识别该信号并指示出接地电流途径。
2.2.4 复杂35kV电网(以我们阳煤矿区35kV电网为例)接地下的综合查找
阳煤110kV枢纽站及其一级35kV站安装了“S注入法”及KA2003两套独立的小电流接地选线系统,且在调度安装分析软件,通过光纤网将数据传回调度,经统计约70%的接地选线比较正确(两套系统判断统一),能及时将接地线路和设备隔离。约30%的情况判断不准确(两套系统判断不统一),此时通过执行接地处置预案,将两套接地选线选出两个区域利用枢纽站母联与非选线区域分成两个相对独立的35kV子系统,经统计接地点多在小电流选线选出的两个区域,此时继续通过枢纽站将其中一个区域倒至另一区域,可确定接地区域,从而进一步通过接地区域的选线装置逐步缩小范围,最终将接地点隔离,实践证明,此种综合查找接地的方法快速、准确、效果明显,特别适合复杂35kV电网接地的查找。
参考文献:
[1]BA2008小电流选线装置说明书.
[2]TY-03微机小电流接地选线装置说明书.
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接地电阻突变电流监测装置的应用 篇3
由于中性点经电阻接地方式在我国使用时间不长, 正常运行时接地电阻不承受系统电压, 所以对接地电阻的运行工况控制一直未得到重视。目前, 国内对接地电阻运行工况的研究主要集中在理论分析上, 对接地电阻故障监测装置应用和运行情况的讨论较少。
1 接地电阻监测装置
目前, 上海市区供电公司在所属变电站中加装的中性点接地电阻监测装置为ZDT中性点电阻突变电流测录仪。该测录仪通过对流经中性点电阻的电流及中心点电压进行采样, 以测录接地电阻的工作状况并监测用电网络的三相平衡度及各相对地的故障情况, 保证接地电阻运行状态良好。仪表记录下的数据, 能捕捉和分析系统的异常运行状态。
中性点电阻突变电流测录系统是由安装在现场的测录仪表实现数据测录、存储, 通过多种方式进行数据采集并传输到上位计算机, 由计算机管理软件进行数据的分类、存储、共享, 运行和管理人员可随时查询, 可选取需要的数据进行报表输出和曲线打印。数据采集可以采用RS232、RS485以及GSM无线通讯等多种方式。
1.1 中性点接地电阻监测装置的特点
(1) 采用先进的DSP内核的测量芯片, 保证了电流有效值及瞬时最大值、电压有效值的测量精度, 使各数据的校正、转换、计算和存储在很宽的测量工作范围内可以满足仪器测量的各项技术要求。
(2) 仪表的输入端采用非晶态合金材料绕制而成的专用电流互感器和电压互感器, 保证了输入信号的精度和线性度。
(3) 采用自诊断和自修正技术, 能在较差的工作环境下, 保证其测量精确度和稳定性。
(4) 数据存储采用了串行E2PROM芯片, 可靠性高、功耗小。无需后备电池, 失电时亦可保持数据。
(5) 监测仪表整机不用任何电位器或可调元件, 避免了因可调元件的数值改变而引起误差。仪表的校准和设定工作都是通过软件来完成的。
(6) 抄表方式具有多种通讯形式, 可采用RS232、RS485以及GSM无线通讯方式。
(7) 系统软件可对大量的采集数据进行储存、分析等各类处理, 操作简便, 用户界面良好, 功能完善。
1.2 中性点接地电阻监测系统的构成
ZDT中性点电阻突变电流测录装置通过对流经中性点电阻的电流采样 (也可对零序电压采样) , 监测接地电阻的工作状态、各相对地的故障情况, 保证接地电阻运行状态正常。通过零序电流 (也可通过零序电压) 启动仪表记录数据, 有利于捕捉和分析系统的异常情况。根据接地故障对中性点接地电阻的影响, 记录通过电阻的最大电流以及持续时间, 并能结合变电站自动化装置, 实现报警。图1为ZDT装置系统硬件构成框图。
整个系统在时钟同步信号的协调下高速运转, 特别是对电流信号不间断地以4000点/秒的速率进行采样, 保证了对异常信号的捕捉、采样, 足以构画电流的波形曲线;但为了节约时间也节约存储空间, 所以只对交流电流的最大值进行校正运算并存储, 存储数据所能构画的是异常电流的包络线, 这些数据已完全能够作出对异常电流的分析与判断。在对接地电流进行监测的同时, 对中心点接地系统的零序电压, 也进行了监测, 以便一旦发生接地异常或故障时, 可通过对电流、电压的综合分析, 得出对故障异常的正确判断。
2 中性点接地电阻监测装置运行情况分析
2005年10月, 上海市电力公司市区供电公司完成了2台样机的试制和性能测试, 随后在卢湾站等变电站的变压器10k V侧接地电阻上加装ZDT中性点电阻突变电流测录装置, 按照相关运行要求, 制定如下规定:
(1) 小电流检测装置定值设置:120A有效值 (一次电流) , 持续5s动作发信或小于5s累计9次动作发信。
(2) 日常巡视应检查外观无异常, 检查装置面板电流显示值应不大于30A, 并与主变10k V零流继电器面板显示读数校对相符。
(3) 日常检验周期暂以配合检验为主。
(4) 当装置动作后, 当值调度员应立即通知中心站到现场检查。现场检查仍有较大接地电流 (其值大于100A且与主变10k V零流继电器面板显示读数校对相符) , 应进行接地试拉处理, 接地试拉可参考出线保护的零流读数。处理后次日继保班应调出装置内部记录。
通过多个监测点的数据可发现, 接地电阻上监测到的电流都是大电流短时间和小电流长时间通过, 常规零流保护无法动作, 但此时接地电阻的动热稳定性会受到很大的影响, 严重的可能会导致接地电阻损坏。因此, 调度运行人员必须根据监测装置的记录结果及时采取相应措施, 防止事故的扩大化。现以卢湾变电站的中性点接地电阻监测数据为例进行说明。
2.1 对超限电流的监测和动作情况
卢湾变电站2010年1月的ZDT监测数据显示, 1月4日监测到最大电流为747.4A, 最大瞬时电流为1093A。根据电流发生及失去事件, 22:10:17电流发生1.4A, 瞬时电流为3A, 6s后电流失去, 根据规定此时监测装置不发信号;在22:10:25时再次有突变电流发生, 22:10:36时ZDT监测装置报警输出。根据运行规定, ZDT装置记录的瞬时电流超限过程曲线图, 当大于120A的一次瞬时电流出现累计满9次时, 装置发出报警信号, 通知调度人员接地电阻上有突变电流情况, 有效地监测到小电流接地故障的发生。
2.2 对长时间小电流的监测
由卢湾变电站2009年11月的监测数据可知, 接地电阻在3日、4日和12日多个时段流过1A左右的小电流, 该电流长期存在, 但小于间接性保护的整定电流, 因此无法触发继电保护装置动作。ZDT装置对该间歇性小电流的发生和失去进行记录, 运行人员可根据事件记录对设备采取检测和故障排查。同时, 长时间的小电流要触发间隙性接地保护, 其二次电流出现间隙必须小于整定要求, 通常为1s;若间隙大于整定值时就重新开始累计, 这种长期出现的小电流会使接地电阻发热。针对该情况, ZDT监测装置在记录突变电流时累计一定时限内的电流发生次数, 当累计次数满足规定要求时即可报警, 防止上述异常情况的继续发展。
2.3 对短时间大电流的监测
由卢湾变电站2009年9月的监测数据可知, 17日14:05:04流经接地电阻的最大电流为228.8A, 持续时间仅为1s, 达不到定时限零流的动作时限, 因此不触发继电保护装置动作。运行人员可根据ZDT装置事件记录及时发现流经接地电阻时间极短的大电流, 有效监测了接地电阻的运行工况。
3 结束语
浅析剩余电流保护器的故障处理 篇4
【摘 要】该文介绍了剩余电流保护器的使用现状，对剩余电流保护器不能投运的原因进行了分析，并提出了具体的解决措施。
【关键词】剩余电流保护器；使用现状；措施
通过安装剩余电流保护器不仅促进了城乡低压电网整改，提高了设备安全水平和供电可靠性，而且促进了剩余电流保护器更新换代，使保护方式日臻完善、合理，并由农村发展到城市；由简易电压型发展到电流型；由总保护发展到多级保护；由单一漏电保护发展到漏电、接地、短路、过载、失压、欠压等多功能综合保护；由间接保护发展到末端后备保护，可以说安装剩余电流保护器是我国低压电网保护方式上的一次重大革命。
1.城乡居民剩余电流保护器的使用现状
某区农村综合变压器容量为27395 kVA，综合变压器台数为284台。农村居民及综合变压器下的其他用户的漏电保护器安装率为100%，漏电保护器投运率在95%左右。城市公用变压器容量为43575 kVA，公用变压器台数为155台。城市居民及公用变压器下的其他用户的漏电保护器安装率不到50%，安装后的投运率也低于农村漏电保护器的投运率。
2.剩余电流保护器的使用
要充分发挥剩余电流保护器的作用，还须正确安装，合理使用。在使用剩余电流保护器的过程中，必须注意以下几点。
2.1防止中性线N体外循环引起误动作
剩余电流保护器使用中，必须所有电源线通过剩余电流保护器，不能有任何一相或零线体外循环。例如在三相四线制系统中，选用三极剩余电流保护器作保护，使N线体外循环，这种情况下，如果后面的电路中有单相负载，就会引起误动作。正确的做法，是选用四极剩余电流保护器供电，或增加一个两极剩余电流保护器保护单相负载。
2.2防止中性线N重复接地引起的误动作
RcD后面的中性线N不能重复接地，否则无法合闸。如因运行需要，N线必须接地时，不应将剩余电流保护器用作线路电源端保护。
2.3在TN-C供电系统中接线不当引起的误动作
在TN-C系统中装设RcD时，使用剩余电流保护器的线路须改为TN-C-S，或将使用剩余电流保护器的电气设备的外露可接近导体的保护线接在单独接地装置上，形成局部r丌系统。
2.4剩余电流保护器后面的工作中性线N与保护线（PE）不能合并为一体
如果二者合并为一体时，当出现漏电故障或人体触电时，剩余电流保护器将拒动，不能起到保护作用。
2.5正确判断非故障性误动作
在设备运行过程中，有时在线路并无发生漏电事故，剩余电流保护器本身也无故障的情况下，剩余电流保护器出现跳闸。造成这种现象的原因主要有以下这些：
2.5.1冲击过电压
在迅速分断低压感性负载时，会产生很高的冲击过电压，因而产生很大的不平衡冲击泄漏电流，导致RcD跳闸。
2.5.2不同步合闸
不同步合闸时，零序电流互感器检测到“故障电流”，RcD分闸。
2.5.3大型设备启动
大型设备启动时，会产生很大的堵转电流。如果剩余电流保护器的零序互感器的平衡特性不好，就可能令剩余电流保护器跳闸。
所以，规范规定，当剩余电流保护器跳闸后，允许对剩余电流保护器试合闸一次。
2.6电子式RcD接线时只能采用上进线，不能采用下进线，否则会烧坏漏电脱扣线圈
3.使用剩余电流保护器的一些错误认识
3.1剩余电流保护器发生误动作造成停电，因此而不装
剩余电流保护器运行过程中，有时会出现误动作，例如上文2.5所述情况。有些人怕麻烦，就会不加分析的拆除剩余电流保护器。我们必须认识到，剩余电流保护器是国家规范强制安装，用以保护人民生命财产安全和设备安垒的装置，绝不能因怕一时的麻烦，打开祸患进来的大门。
3.2只要接地可靠，就不装剩余电流保护器
电气设备接地是安全用电的基本措施，但即使接地体的电阻符合规程要求，也不能保证电气设备的接地绝对可靠。因为住宅用户电气设备的接地线一般不超过2.5mm2。从按地体、按地干线、接地支线到电气设备，中间有很多连接点，只要有一点连接不可靠或断裂，尤其是插座中的触头接触不良，都可能会造成接地不可靠。因此，要有其它措施保证用电的安全度，在实际应用中，装设剩余电流保护器是一个非常有效的补救措施。
3.3装设剩余电流保护器，电气设备的外壳就可以不接地
任何一种电气产品都不可能保证它永远处于工作可靠的状态，剩余电流保护器也不例外。假如发生漏电时，适逢剩余电流保护器又出现故障不跳闸，就有电击伤亡的可能。为了增加安全度，采用可靠的剩余电流保护器后，电气设备的外壳仍需要可靠的接地。
综上所述，只要我们在使用RCD的过程中，认真理解剩余电流保护器的动作原理，并且正确选型，合理配置，那么一定能发挥剩余电流保护器的作用，保护人民生命和设备的安全。
4.居民漏电保护器不能投运的原因
漏电保护器不能投运的现象，经分析，主要有以下几个原因。
城市房屋，开发商在室内敷线时均采用三线制（即相线、零线和接地保护线），而居民在购买房屋后往往要对住房进行装修，并对电线进行重新敷设。有些人请非专业电工进行敷线，而这些人为贪图方便，往往零线和保护线混用，使电流经保护线流回变压器的接地保护极，由此，必然使漏电保护器不能投运。
居民装修时，为节约材料，贪图方便，就把护套线直接埋在水泥里面，而没有按规定采用保护套管，使得泄漏电流过大，使漏电保护器不能投运。
装修后，贴上瓷砖或铺上木板后，看不清电线所在位置，会发生打孔时打断电线的现象，发生电流泄漏，使漏电保护器不能投运。发生漏电保护器不能投运的情况后，由于房屋已装修完毕，人们不愿再去破坏装修好的住房来查找电线，只好不装漏电保护器。在农村，居民一律采用二线制（相线和零线），且农村居民线路明敷的居多，因此农村居民漏电保护器不能投运的情况相对较少，即使投运不上，也比较容易查找。
5.剩余电流保护器不能投运的解决措施
一旦出现剩余电流保护器不能投运的情况，一般有三种原因：一是漏电保护器本身的问题，二是室内线路的问题，三是接在线路上的电气设备的问题等。第一种和第三种的情况较好解决，只要换一个漏电保护器，另外把家电拿去维修一下就行。第二种情况较麻烦，据笔者经验，可用万用表来判断线路的泄漏情况。首先拉开隔离开关，然后把指针式万用表调至交流500V档，分别测量电源相线与隔离开关出线的相线、零线的电压。此时电压显示可能较大，然后把档位分别调至交流250V，100V，25V，10V，2.5V，由于此时万用表测到的是串联电压，则电压显示值会随着档位的减小而同比减小。如指针读数并未随档位减小而减小，则表明存在零线与保护线混用现象。如指针随档位减小而同比减小，则把万用表量程调至交流电流档，并逐渐从安培档减小到毫安档，则此时可从表计上读出导线（包括用电设备）的漏电电流的大小，如把家电设备逐个从电源插座上拔掉，则可从读数上看出某个电气设备的漏电情况。如果判断是室内线路的问题，则根据情况可进行以下处理。
如果是零线与保护线混用，或保护线代替零线，最好是查明线路，重新接线。另外的方法是，切断表后的保护线，使室内的保护线不再与外界相连，即把原保护接地线也变成了零线，此时千万要注意的是，三孔插座中的接地端子不能再接线，就可以安装漏电保护器了。
电缆护层接地电流在线监测分析 篇5
关键词：电缆护层,接地电流,在线监测
0引言
国内110 kV及以上单芯电缆的金属护层一般采用交叉互联双端接地或单端接地的运行方式。正常情况下, 金属护层对地只有几十伏的感应电压, 但一旦接地系统遭到破坏, 交叉互联线被盗或失去与接地网连接之后, 金属护层上的电压降由正常运行的工频感应电压改变为悬浮电压, 电压数值很可能上升到电缆外护套工频耐压值容许值之上。在这种情况下, 将导致外护套击穿或护层保护器烧毁从而形成单端接地, 在接地点处会有长期的放电存在或经外电极爬电连通到最近的金属支架或固定金具, 最终导致火灾。
1护层接地电流计算方法
以某型号110 kV交联电缆为例:XLPE-1×400 mm2, 结构如图所示:
其参数如下:
导体直径24.1 mm;导体屏蔽层直径26.6 mm;绝缘层直径65.8 mm;绝缘屏蔽层直径68.8 mm;衬带层直径73 mm;金属护套层直径85 mm;PVC外护套层直径95 mm。
当一个交叉互联单元中某相接头互联线被断开后, 该相接头两侧电缆金属护层完全悬空, 视导体屏蔽与绝缘屏蔽、金属护套与地 (和石墨外电极) 形成两个电容值分别为C1、C2的同轴柱形电容, 则C1和C2构成一个电容分压器, 金属护层作为电容极板每一点上的电位应相等, 其对地电压U2为C1、C2对线芯电压U0的分压。
取XLPE相对介电常数εr1=2.3, PVC相对介电常数εr2=5.5, 假设外电极完好且充分接地, 可简要计算出金属护层对地电压U2:
C1=2π×εr1×ε0 [l/ln (R2/R1) ]= 2π×2.3×8.85[l/ln (32.9/13.3) ]=1 41l (pF)
C2=2π×εr2×ε0 [l/ln (R4/R3) ]= 2π×5.5×8.85[l/ln (47.5/42.5) ]=27 50l (pF)
U2=U0C1/ ( C1+ C2) =64×103×[1 41l/ (1 41l+27 50l) ]=3 121 (V)
根据计算可以得出, 电缆金属护层对地电压监测有着重要意义, 若不及时发现不但可能造成设备损坏, 还有可能危害运行维护人员的生命。
2护层接地电流在线监测方式
护层接地电流的监测设备很多, 也很成熟, 其原理与电流互感器 (CT) 基本一致, 采用电流采集器和互感器线圈相结合的变压原理, 将电缆护层接地电流的微小变化扩大、数字化, 实现对护层电流的监测。由于监测设备必须安装在交叉互联接头或终端头的接地线处, 因此, 该项技术关键点在于采集器的供电和采集信息的传输。
按照正常思维, 在隧道内的护层接地电流的监测设备电源应从隧道内低压电缆上取电, 然后再架设一条用于通信的传输光缆, 以实现数据的采集与传输。但该方式导致隧道内线缆较多, 故障几率随之增加, 且隧道内较为潮湿, 低压线缆在这样的使用环境中必须密封、包裹, 以确保不会引起火灾, 如此便大大增加了投资。在此情况下, 采用供电和通讯共缆传输技术, 用一对双绞线实现低压远程供电和传输载波通讯成为了最为经济、可行的传输方式。该方式通信防护等级高, 不仅实现有效的防水、防尘, 同时线路的可靠性和使用年限大大高于普通AC220电源线。
解决了以上问题后, 还存在一个棘手的问题。由于城市发展的特殊性, 电缆线路往往不是整条敷设, 即一条供电线路由电缆和架空线路交替相连。一条供电线路中, 某一段电缆敷设于地下电缆隧道中、某一段电缆敷设于电缆沟或电缆排管中, 这样就导致不同段的电缆连接头、终端连接头在线监测通讯线路只能采用架空线路方式安装, 大大降低使用寿命, 经济性和可靠性都受影响。面对此类情况, 只能采用其他的通讯方式方能达到实用、经济的目的。最合适的通讯方式应该使此类电缆分段连接头或电缆终端连接头采用各自独立的供电与通讯方式。
就供电而言, 该类电缆接头和电缆终端头附近一般没有低压电源, 可采用的供电方式有3种:太阳能、蓄电池、采用CT环从主线路上感应取电。3类方式优缺点对比 (见表1) 。
3结语
综上所述, 一般太阳能供电方式用在电缆沟槽外阳光直晒效果较好的电缆终端头处;蓄电池用在容易接触、更换、充电的点位;CT环方式虽可在任何点位使用, 但安装方式复杂, 且和主线路的负荷大小密切相关, 因此不推荐使用。具体供电方式应根据工程实际情况选择。
就通讯而言, 最经济、实用的传输方式莫过于GPRS无线传输方式, 通过公用的付费网络实现, 即节约了投资又减少了工程量。
参考文献
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[2]韦成端.配网电力电缆故障探测方法分析[J].电气技术, 2012 (3) :100-103.
故障电流监测 篇6
利用稳态信号进行小电流接地系统故障选线效果不理想[1,2,3],人工注入信号法[4]需要附加高压耦合设备且不能适应高阻和电弧不稳定故障。近年,利用暂态信号进行故障选线研究取得了很大进展[5,6,7,8,9,10],小波分析能有效处理暂态信号,在选线理论中得到了广泛的应用[7,8,9,10]。笔者曾进行EMTDC仿真试验,根据文献[5鄄6]的原理,利用小波包对各线路零序电流进行小波包分解,并通过比较选定频带SFB(Selected Frequency Band)内小波包系数进行选线,各种工况下均能得到正确的选线结果[11]。在此基础上,开发了基于线路零序频率特性的小电流接地系统故障选线装置,并做了实时数字仿真(RTDS)试验。试验结果表明,对于中性点经消弧线圈接地系统,该方法受故障电压初始角影响较大。故障电压初始角偏离90°(最大值)较远时,选线结果出现错误。主要原因有2点:第一,故障电压初始角较小时暂态信号微弱;第二,由于消弧线圈的影响,故障线路零序电流含有较强的直流分量,该直流分量引起电流互感器(TA)铁心饱和,使电流采集信号波形畸变[12]。
电压故障初始角较小时,故障线路零序电流含有较强的直流分量,在最严重的情况下,其初始值可超过所有非故障线路稳态零序电流总和的峰值(对出线较多的系统可能达数十安),该分量易引起TA铁心饱和,采集信号波形畸变,而非故障线路零序电流几乎没有直流分量,采集信号波形没有畸变,可利用该信息进行选线。由文献[13]可知非故障线路零序电流波形都是相似的,而故障线路零序电流波形与非故障线路差别很大。2个信号的互相关系数表明了2个信号的相似程度[14,15],因此比较各条线路零序电流的互相关系数可以选出故障线路。RTDS试验表明,该方法不仅能够在故障电压初始角较小时准确选出故障线路,并且在故障电压初始角较大时仍有较好的选线效果。
1 中性点经消弧线圈接地系统单相故障电流分析
中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时零序网络等效电路如图1所示。图中,U0为故障点虚拟零序电压源;R为故障点过渡电阻;Lf为故障线路到母线间的零序电感;C1~Cn为非故障线路,用其等效零序集中电容代替;L为消弧线圈电感;if为故障线路零序电流;i1~in为非故障线路零序电流。
由图1可知,中性点经消弧线圈接地系统,非故障线路受同一零序电压的作用,其零序电流波形是相似的。由于消弧线圈的补偿作用,非故障线路和故障线路零序电流工频分量相位相同,波形相似。根据文献[13],系统中暂态分量包含指数衰减的直流分量和高频分量。由于消弧线圈对直流分量相当于短路,对高频分量呈高阻抗,几乎没有补偿作用。因此故障线路零序电流含有直流分量而非故障线路几乎不含直流分量;高频分量主要经非故障线路流向故障线路,因此故障线路和非故障线路的零序电流高频分量相位是相反的。由于暂态分量的作用,故障线路零序电流波形和非故障线路有明显的区别;尤其是当故障电压初始角较小时,故障线路零序电流中直流分量很强,引起故障线路TA铁心饱和,造成采集信号波形严重畸变[12],和非故障线路零序电流波形区别更明显。
由以上分析可知,当中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时,所有非故障线路暂态零序电流波形都是相似的,故障线路和非故障线路的暂态零序电流波形有着明显的区别。利用数学方法对各线路的暂态零序电流波形进行分析,与其他线路有明显区别的线路即为故障线路;若所有线路暂态零序电流波形都没有明显区别,则为母线故障。
2 波形辨识方法
根据文献[14],2个信号x(t)、y(t)之间的统计特性可以表征它们之间的联系。
令ux=E[x(t)],uy=E y(t),则2个实信号x(t)、y(t)的互相关函数、互协方差函数、互相关系数分别定义为
可以证明,对于任意τ,总有ρxy(τ)≤1[14]。由上文定义可知互协方差函数涉及2个不同信号之间的相乘。一般,2个减去均值的信号存在共性部分和非共性部分,而共性部分相乘总是取相同的符号,使得该部分得到加强而保留下来;而2个信号的非共性部分的乘积有时取正,有时取负,通过数学期望的平均运算后,趋于相互“抵消”。所以,互协方差函数能够把2个信号之间的共性部分提取出来,并抑制掉非共性部分,因而互协方差函数描述了2个信号的相关联程度。但是这种关联程度是用绝对量来衡量的,并不方便、直观。对互协方差函数作归一化处理得到互相关系数后,2个信号之间的相关联程度就可以方便、直观地度量了。具体而言,若互相关系数越接近1,则2个信号越相似;反之,互相关系数越接近0,2个信号差异越大。由于信号中的噪声是随机的,属于信号的“非共性部分”,因此这种算法有一定的滤波作用,抗干扰能力强。ρxy(τ)中的τ表示了2个信号的延时关系,符号表示2个信号的极性关系。例如若ρxy(τ)=1,则表示2个信号波形相似但相差一个时间延迟τ;若ρxy(0)=1,则表示2个信号波形完全相似,即2个信号成正比且极性相同;若ρxy(0)=-1,则表示2个信号成正比且极性相反。
3 选线方案实现
由上述可知,当中性点经消弧线圈接地系统发生单相故障时,所有非故障线路零序电流波形是相似的。τ=0时,所有非故障线路零序电流的互相关系数应该是接近1的;故障线路和非故障线路零序电流波形有较大的差异,其互相关系数偏离1较远。因此通过比较各零序电流之间的互相关系数便可以找出故障线路。
3.1 数据窗选取
中性点经消弧线圈接地系统,由于消弧线圈的影响,非故障线路和故障线路零序电流稳态分量波形相似,因此数据窗的选取应尽量避开稳态过程。本文RTDS试验采样频率为6000 Hz,选取故障发生后的100点数据(5/6个周期)进行分析。
3.2 选线算法
由于非故障线路零序电流波形相似,故它们的零序电流互相关系数较大;非故障线路与故障线路零序电流波形相差较大,互相关系数较小。然而由于各线路零序TA的特性不可能完全一样,现场电磁环境复杂等原因,各线路零序电流互相关系数可能在一个较大的范围内波动。根据RTDS试验结果,当过渡电阻较大时,暂态信号微弱,故障线路与非故障线路零序电流互相关系数可达0.8以上;当试验结果加入较大的随机噪声时,非故障线路零序电流互相关系数也降至0.9以下。因此不能给线路零序电流互相关系数确定一个有效的阀值来判断零序电流波形是否相似以选取故障线路。尽管如此,故障线路与非故障线路零序电流的互相关系数仍明显小于非故障线路零序电流之间的互相关系数,可以根据该特征来确定故障线路。
为用计算机计算线路之间零序电流的互相关系数,需用电流采样值的均值代替数学期望[15]。例如,τ=0时,两离散信号{x(n),n=1~100},{y(n),n=1~100}的互相关函数、互协方差函数、互相关系数分别为
设系统中共有n条线路,定义零序电流互相关矩阵Pn×n,P(r,c)为第r条线路与第c条线路零序电流互相关系数,显然P为对称矩阵,且主对角线元素为1。表1列出了一次试验结果中各线路零序电流的互相关系数,其中线路1为故障线路。
设第j条线路为故障线路,根据上文分析,Pn×n中第j列元素(P(j,j)除外)均为故障线路与非故障线路零序电流的互相关系数,任一元素均不明显小于其他元素;第r(r≠j)列元素P(j,r)为故障线路与非故障线路零序电流的互相关系数,其他元素(P(r,r)除外)均为非故障线路零序电流的互相关系数,因此P(j,r)必为第r列中最小元素且明显小于其他元素(P(r,r)除外)。
对于矩阵P中第r列最小元素P(j,r)是否明显小于其他元素,可用下列方法判断,令
如果D大于某个阀值则认为P(j,r)明显小于其他元素。在文中D的阀值取0.1,实际系统中,D的阀值要根据现场的实际情况和历史经验进行选取,保证过渡电阻较大时不误选。
为第m条线路设置一个计数器C(m)(m=0~n,对于母线m=0),并设定初值为0。观察零序电流互相关矩阵Pn×n的第r(r=1~n)列,观察该列的最小值P(j,r),若P(j,r)明显小于除P(r,r)外的其他元素,则线路j可能为故障线路,C(j)加1;否则可能是母线故障,C(0)加1。零序电流互相关系数矩阵观察完毕,对应计数器计数最多的线路即为选线结果。表1中,第1列数据D<0.1,故为母线计数器C(0)加1;对于其他4列均有D>0.1,线路1计数器C(1)加4。最终结果C(0)=1,C(1)=4,C(2)=0,C(3)=0,C(4)=0,C(5)=0,选线结果为线路1。
4 RTDS试验及结果分析
这里在RTDS上模拟了一个35 kV小电流接地系统,共5回负荷出线,其长度分别为30 km、45 km、15 km、18 km、23 km。线路为架空线路,采用Bergeron模型,为了分析线路参数不对称对选线结果的影响,线路没有进行理想换位;为分析负荷不对称的影响,线路1负荷设定为不对称负荷。
针对不同的故障线路、接地电阻、故障位置、故障时电压相角、谐波源、静止无功补偿做了大量试验。RTDS试验结果表明,该选线方法在各种工况下均能正确选线,表2给出了部分试验结果。表中最后一行数据为中性点不接地系统,其余为经消弧线圈接地系统;试验数据加入了随机噪声。
注:d为故障距离,R为过渡电阻,δ为电压相角。
图2绘出了线路1在过渡电阻100Ω,电压相角60°时单相接地故障后各线路零序电流采样波形,115点为故障时刻。表1为本次试验结果。
5 结语
小电流接地系统发生单相接地故障时,故障线路零序电流波形和非故障线路有明显的差异。比较各线路零序电流的互相关系数,可准确选出故障线路,本方法有如下特点:
a.适用于中性点经消弧线圈接地系统和中性点不接地系统;
b.当中性点经消弧线圈接地系统在电压相位角较小时发生故障,由于直流分量的影响,故障线路零序电流波形畸变,本方法充分利用该信息,解决了其他方法在此情况下误选的问题;
c.利用零序电流波形的相似性而不利用幅值选线,抗过渡电阻能力强;
用电流方法诊断抽油机井故障 篇7
1 电流分析的原理
机械采油是用电能转换为机械能, 由电动机提供动力, 经减速装置将电动机的高速旋转运动变为抽油机的低速旋转运动, 再由曲柄—连杆—游梁结构将低速旋转运动变为抽油机的往复运动, 带动深井泵工作。要使抽油机在平衡条件下运转, 就应该在抽油机曲柄上加一重物, 在下冲程中让抽油杆自重和电动机一起来对重物做功, 而在上冲程时, 则让重物储存的能量释放出来和电动机一起对悬点做功, 即:
在能量转换的过程中, 电动机电流的大小直接反映出抽油机负荷的大小。在机、杆、泵以及井下管柱出现故障或问题时, 抽油机的负荷才会发生变化, 电动机的电流也随之变化。
2 电流异常原因分析及诊断故障
2.1 抽油杆断脱会引发上电流突然下降, 下电流上升, 在录取一口抽油机井的电流资料时发现电流变化比较大, 上电流出现明显下降, 下电流上升。
从生产数据表中看出, 在3月20日以前生产正常, 各项生产数据是比较稳定的。但在3月21日录取抽油机的电流时, 发现上下电流出现较大变化, 上电流降、下电流升, 说明抽油机的井下负荷突然减小。3月22日, 为近一步核实问题, 进行量油和示功图测试, 发现产液量为1t/d, 示功图载荷也明显减小, 图形基本是一条线。初步诊断抽油杆断。当抽油杆上行程时由于井下一端负荷小, 靠平衡块的重量即可将驴头拉起, 电机作功小电流下降;当抽油杆下行程时由于井下一端的负荷小, 平衡块将要靠电机作功来举升上去, 电机作功大电流上升。所以, 抽油杆断脱后电机的上电流会突然下降, 下电流上升。
2.2 井筒结蜡会使电流逐渐增大
有这样一口抽油井, 对比前后生产数据, 发现电流、液量都出现了较大的变化, 这些变化是逐渐显现出来的。具体变化情况见生产数据表2-2所示。
从生产数据表中可以看出, 生产数据在逐渐发生变化。产液量由41t/d下降到34t/d, 上、下电流逐渐增大, 说明抽油机井上负荷逐渐增大, 下负荷逐渐减小, 又比较了前后的示功图后发现图形逐渐增大, 是典型的结蜡影响。
抽油机井结蜡会使抽油杆在上、下运动时阻力增大。当抽油杆上行程时, 阻力增大, 抽油机上负荷增加, 电机电流增大;当抽油杆下行程时, 由于摩擦力的作用部分抵消了抽油杆向下运动的重力, 井下负荷减小, 这样就要靠电动机将抽油机的平衡块举升上去, 电动机的负荷增加, 电流就会增大。因为抽油机井结蜡是个渐变过程, 不会突然发生, 所以电机电流也是逐渐变化增大的。
2.3 出油管线堵会导致抽油机上电流升, 下电流降
出油管线堵, 在实际生产中是经常遇到的问题。这口抽油机井生产一段时间后, 生产数据出现了很大的变化, 具体变化情况见表2-3所示。
从该井生产数据可以看出, 4月15日前生产正常, 4月25日该井的上电流由49A上升到55A, 下电流由41降到38A, 上电流上升、下电流稍降;憋压时油压上升快, 说明泵的工作正常;套压升, 是供液能力正常;产液量下降, 油流阻力增大使泵的效率下降;上电流上升, 抽油机上行程阻力增大;下电流降, 是油压上升对井下回压加大使井下负荷增加。
由于液体在出油管线受阻, 井口油压就会上升, 产液量下降。当抽油机上行程时要克服增大的液体流动阻力, 载荷增加电流上升;当下行程时增加的井口油压增大了对井底的回压, 井下载荷增大电流降。泵效下降使油井的沉没度上升, 套压随之上升。
3 处理措施
(1) 抽油杆断脱需专业队伍设备进行处理;
(2) 井筒结蜡严重应立刻进行热洗化蜡, 合理制定抽油机井的热洗周期, 减小抽油杆因结蜡造成的摩擦阻力, 避免结蜡影响生产;
(3) 地面管线堵, 井口油压升高至1.2MPa时, 立刻应用水泥车进行冲管线, 减小油压对载荷的影响。
4 总结及建议
(1) 通过分析电流变化, 可以诊断油井管理中基础的、简单的问题, 并提高问题的处理效率;如果再结合液量、示功图和液面等资料的变化, 综合分析, 就可以诊断较为复杂的油井问题。之后及时采取处理措施, 将产量影响降到最小, 增大经济效益。
(2) 如果单井及环井回油管线, 由于各类措施 (压裂、补孔、注聚等) 造成单井或环井产液量高出预期, 使管径不能满足实际的生产需求, 建议及时更换大管径管线, 避免油压高影响生产。
注:泵下入深度852.01m。
参考文献
[1]陈涛平, 胡靖邦, 石油工程
[2]胡广杰, 易斌, 田宝库, 抽油机井实测示功图泵况诊断分析
小电流接地故障选线技术综述 篇8
1 现状分析
到目前为止, 可以使用的小电流接地系统故障选线技术并不少, 但是, 每一种方法的有效性存在一定的差异。其中, 建立于稳态量上的故障选线技术是应用比较早的一种方法。该装置主要是由谐波信号等构成, 当小电流接地系统运行过程中出现故障时, 故障稳态信号通常都会有所减弱, 而稳态电流将会下降到20 A以下。此时, 工作人员难以判别、提取故障信号, 所以, 很多种故障选线技术在正式使用时并不能达到理想的效果。近年来, 最常用的一种方法是基于暂态量的选线技术。这种技术在使用的过程中不受消弧线圈的影响, 因此, 效果比较好。与此同时, 结合人工智能或者相关数学工具等选线技术也是一种不错的方法, 可以在很大程度上提高故障特征提取的准确性, 而且在其使用的过程中, 受多方面因素的限制, 需要在未来的研究中继续努力, 以获得更大的突破。
2 当前常用的选线技术分析
2.1 零序电流比较法
零序电流比较法可以划分为2种, 即幅值法和相位法。这两种方法都是通过零序电流幅值和方向在不同位置中的检测点定位故障的。当小电流接地系统在运行过程中因为某种原因而导致单相接地短路时, 非故障相的对地电压将会升高, 而且也会产生暂态零序故障电流。另外, 由中性点不接地系统的特征可知, 滞后零序电压为90°, 而分析显示超前零序电压同样为90°, 从这里就可以看出, 故障点两侧的零序电流方向完全不一样, 两者是相反的。从故障点同侧的情况来看, 零序电流幅值并无太大的差异, 因此, 零序电流幅值最大的检测点的下游区段即为故障区段。
2.2 零序电流有功分量法
一般来说, 当小电流接地系统发生故障时, 故障电流中会携带有一定的有功分量。同时, 非故障线路的电流方向与消弧线圈并无任何差异, 而且两者都会经过故障点返回。所以, 与故障线路有功分量的方向和大小相比较, 非故障线路的有功分量不仅比较小, 而且方向也完全相反, 此时, 工作人员就可以利用这一特点选出故障线路。在实际工作中, 在设计选线装置时, 主要是计算零序电压和电流值, 然后比较所有线路的零序有功功率, 判断其具体的方向, 以此确定小电流接地系统的故障线路。根据这一想法, 法国电力公司设计出了一种故障检测技术, 被命名为DESIRE法。这种方法具有自身的优势和劣势, 它在使用的过程中不受到消弧线圈的影响, 但灵敏度却不是很高。在实际工作中, 虽然可以利用一定的方法提高其灵敏度, 但接地电流会增大, 产生更大的绝缘破坏。
2.3 注入信号寻迹法
注入信号寻迹法主要是指发生接地故障后, 借助工具在故障线路注入信号。此时, 信号会经过一定的路线由故障点流入大地, 并借助信号探测器检测信号经过的线路。由此可以判断该线路就是故障线路, 然后再借助工具检测故障线路沿线, 获取故障点所在的具体位置。这种故障检测方法不需要用到电流互感器, 因此, 在检测过程中, 不会受到消弧线圈的影响, 但是, 需要利用工具将信号注入设备, 并且还需要检测线路沿线。这整个过程花费的时间比较长, 对于间歇性接地故障的检测有效性不高。
2.4 借助人工智能和相关数学工具的检测技术
这些年, 计算机技术发展得非常快, 涌现了出现许多新的技术方法。其中, 在配电网故障定位方面, 人工智能算法和相关数学工具陆陆续续被应用到这一领域中, 例如遗传算法、神经网络等。这种方法的应用对微弱特征信号的提取有非常关键的作用, 能够进一步提高故障选线定位的准确性。但是, 由于技术有限, 该方法还没有在实际工作中被广泛使用, 需要专家继续深入分析、研究, 相信这将会成为未来的一种新趋势。
3 结束语
随着我国供电需求的不断增大, 我国急需保证供电的可靠性, 这样才能为用户提供高质量的服务。因此, 需要尽可能减少配电网故障次数。但是, 在使用的过程中, 不可能不出现故障, 有关部门工作人员一定要及时维修。维修的关键是配电网故障选线技术, 只有利用良好的技术确定了故障点, 才能尽快解决问题。对于配电网故障选线问题, 可以根据实际情况利用零序电流比幅法、谐波法等进行检测, 以进一步提高故障点定位的可靠性。
摘要：在实际工作中, 小电流接地系统的应用是不可避免的, 但是, 在其使用的过程中, 经常出现各种各样的故障问题, 需要采取有效的方法对故障进行选线定位, 及时维修。目前, 我国一些供电部门依然采用传统的方法进行故障选线定位, 工作效率较为低下, 而且准确性也不是很高。为了能够有效提高工作效率和故障选线定位的可靠性, 在分析该系统故障选线定位现状的基础上, 提出了几种比较有效的方法。
关键词：配电网,小电流接地系统,故障选线,故障信号
参考文献
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故障电流监测 篇9
关键词：短路 短路故障 短路电流危害 限制措施
中图分类号：TM7 文献标识码：A文章编号1672-3791(2012)03(c)-0000-00
1短路产生的原因和分类
所谓短路，指的是由于电力系统相与相之间或相与地之间的绝缘破坏后，形成了非正常的低阻抗通路。
短路产生的原因来自于外部和内部。外部原因：雷电、风暴、环境污染和动物进入造成的绝缘破坏，如雷击造成的闪络放电或避雷器动作，大风造成架空断线或导线覆冰引起电杆倒塌，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除接地线就加电压，如挖沟损伤电流，鸟兽（包括蛇，鼠等）跨接在裸露的载流部分等；内部原因：绝缘材料的老化破裂，如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路等。
按短路后的电路状态区分，短路的形式有四种：三相短路，单相接地，两相短路，两相接地短路。其中三相短路后电路保持三相对称状态，称为对称短路；其余的三种短路形式均称为不对称短路。
按短路因素的持续时间、停电后短路状态是否自动消除，将短路分为瞬时性短路和持续性短路两种。例如，因动物进入带电体间引起的短路，当动物被击落或烧毁后，短路因素消失，停电后可立即恢复供电，因此称为瞬时性短路。电气设备绝缘破坏，输电线倒杆引起的短路则是持续性短路。
2短路电流的危害
短路电流可达几十到几百千安，因此造成很大的危害。包括两个阶段的危害：短路过程中的危害和短路结束后的危害。
短路过程中的危害：短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏（短路电流大量发热，对电气设备产生热破坏，称为热稳固性破坏）；短路点附近支路中出现比正常值大许多倍的电流，在导体间产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏（短路电流产生很大的电动力，对电气设备造成机械破坏，称为动稳固性破坏）；短路点附近电网电压严重下降，影响负荷供电，并破坏了功率送端与功率受端之间的能量传输，导致送端旋转机组减速，使电力系统两部分频率不相等，称为失步；不对称短路后三相电流不对称，产生负序电流引起旋转电动机和转子表层发热，单相接地和两相接地，还产生零序电流，对外界造成很大的干扰磁场，影响通信。
短路结束后的危害：电力系统的自动保护装置（称为继电保护）切除故障电路部分后，可能遗留下两个大问题：
1)短路发生地点离电源不远而又持续时间较长，可能使电力系统各发电机组失去同步，破坏系统的稳定，存在是否能重新回到同步状态的问题，严重时可能导致系统瓦解；
2)切除故障后可能造成电力系统分成多个部分，称为电力系统“解列”，解列后的系统一般不能保证功率平衡，发电功率小于负荷功率的电网部分存在频率崩溃的危险。
电力系统的安全自动装置（例如低频减载，低压减载等）的作用就是力图减小上述危害。
3限制短路电流的措施
限制短路电流的措施有电力系统可采取的限流措施，发电厂和变电所中可采取的限流措施，终端变电所中可采取的限流措施。
电力系统可采取的限流措施：提高电力系统的电压等级；直流输电； 在电力系统主网加强联系后，将次级电网解环运行；在允许的范围内，增大系统的零序阻抗，例如采用不带第三绕组或第三绕组为Y接线的全星形自耦变压器，减少变压器的接地点等。
发电厂和变电所中可采取的限流措施：发电厂中，在发电机电压母线分段回路中安装电抗器；变压器分裂运行；变电所中，在变压器回路中装设分裂电抗器或电抗器；采用低压侧为分裂绕组的变压器；出线上装设电抗器。
终端变电所中可采取的限流措施：变压器分列运行；采用高阻抗变压器；在变压器回路中装设电抗器；采用小容量变压器。
以上是限制电流的措施，但目前在电力系统中，用得较多的限制短路电流的方法有以下几种：合理选择电气主接线形式和运行方式；采用分裂低压绕组变压器；加装限流电抗器；采用微机保护及综合自动化装置等。
限流的原理是增大短路点到电源点之间的等效电抗，但是正常工作时的电压损耗有可能因采取限流措施而增大。
3.1合理选择电气主接线形式和运行方式
接线中减少并联支路或增加串联支路；如双回线分开运行或两台变压器并列运行。
3.2采用分裂低压绕组变压器
分裂变压器高压绕组由两部分并联的不分裂的绕组组成，低压练级由分裂成两个支路的容量相等的分裂绕组组成，分裂绕组的各个支路间没有电的联系。分裂变压器具有短路阴抗大，正常电抗小的优点。分裂低压绕组变压器正常工作时，每个低压绕组流过相同的电流，即I/2,电抗值只相当于两分裂绕组短路电抗的I/4。当一个分裂绕组的出线发生短路时，来自另一台发电机的短路电流或来自系统的短路电流都将遇到很大电抗的限制。采用分裂低压绕组变压器后，可能不另加装电抗器就会使短路电流降至设备的允许值。
3.3加装限流电抗器
线路电抗器，装在引出线断路器的后面（负荷侧），则电抗器以前的断路器和隔离开关可以选择轻型的电器，并且可以提高母线残余电压，但正常工作时的电压损耗增大，若出线数目较多，电抗器也多，以至于装置比较复杂。
母线电抗器可以限制从本段母线流向短路母线的电流，从而提高本段母线的残余电压。电抗器除满足限制短路电流外，还应满足热稳定和动稳定的要求。
分裂电抗器的限流作用和分裂变压器低压绕组的限流作用相似，但分裂电抗器的两臂不仅有互感耦合，而且在电气上也是连通的。它的结构和普通大型电抗器相似，只是中间有抽头作为公共端。为了充分限制短路电路和维持母线有较高的残余电压，采用分裂电抗器。
当分裂电抗器和单臂自感电抗与普通电抗器的电抗值相等时，两者短路时的限流作用一样，但正常运行时分裂电抗器的电压损失只有普通电抗器的一半；分裂电抗器可比普通电抗器多供一倍的出线。
分裂电抗器的两个分支负荷应尽量接近，否则可能出现过电压，尽量避免安装出线电抗器，因其投资大、配电复杂、运行费用高。
3.4采用微机保护及综合自动化装置
从短路电流分析可知，发生短路故障后约0.01s时间出现最大短路冲击电流，采用微机保护仅需0.005s就能断开故障回路，使导体和设备避免承受最大短路电流的冲击，从而达到限制短路电流的目的。
参考文献
[1]牟道槐，林莉.电力系统工程基础[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2]任元会.工业与民用配电设计手册[M].北京：中国电力出版社，2005.
电流互感器常见故障与处理 篇10
1 电流互感器常见故障与处理
运行中的电流互感器出现开路、发热、冒烟、声响异常、线圈螺钉松动、严重漏油、油面过低等异常现象。维护人员应根据出现的异常情况进行判断处理。
1.1 电流表指示为零, 电度表不转, 有“嗡嗡”声, 电流互感器有“吱吱”放电声或异常声
如果出现以上现象, 就认定为电流互感器二次回路有开路故障。电流互感器二次回路断线, 除造成以上现象外, 危险的是电流互感器二次绕组中电压升高而把绝缘击穿, 此高压在测定回路中对操作人员有危险。在运行中, 如果出现电流互感器二次侧开路, 要尽量及时停电进行处理。若不允许停电, 要尽可能减小一次侧负荷电流, 在保证人体与带电体保持安全距离的情况下, 用绝缘工具在开路点前用短路线把电流互感器二次回路短路, 然后把短路点排除, 之后把短路线拆除。在操作过程中要派人监护, 注意人身安全。短路时如果出现较大的火花, 就说明短路有效。在紧急处理或停电后, 应分析故障原因。如果是二次回路上造成的, 在排除故障后, 恢复运行。二次回路中, 造成开路的原因有:接线部分因腐蚀、受力断裂, 尤其是接头部位, 接线螺丝松动, 所接仪表或负荷出现故障。如果是电流互感器发生故障, 要用同型号更换后, 要把故障互感器进行解体检查。如果因使用时间长老化造成的, 就没有大的问题;如果是新产品质量问题, 就要注意同批在线的其他互感器。
1.2 出现打火、冒烟、发热现象
导线接头部分虚接、接线螺丝松动、表面灰尘是造成这种现象的主要原因。避免出现这类故障, 当配线时应按要求操作, 应加垫片时要加垫片, 要用压接端子的用压接端子, 用导线特别是多股导线直接接到端子上是打火的原因;要保持互感器的清洁。
1.3 运行中出现异常声音或铁心过热
运行中的电流互感器在过负荷、二次回路开路、绝缘损坏而发生放电等情况下, 就会出现异常声音。半导体漆涂不均匀而造成局部电晕, 夹紧铁心的螺钉松动也能出现较大的响声。电流互感器的铁心过热, 一般是因长时间过负荷或二次回路开路引起铁心饱和造成的。铁心发热使绝缘材料出现异味, 也会出现异常响声。
在运行中, 在发现声音不正常铁心过热, 要观察还可通过仪表等来判断引起故障的原因。在维护、维修、清扫时要注意以下方面:在工作中不要把电流互感器二次回路开路;根据工作需要在适当地点把电流互感器二次侧短路, 而要采取短路片或专用短路线, 不要用熔体或导线缠绕;防止在电流互感器与短路端子之间的回路上进行任何工作;在作业中一定要有人监护, 要使用绝缘工具, 站在绝缘垫上;在作业中要谨慎小心, 防止损坏元件或造成二次回路断线, 不能把回路的永久接地点断开;操作时要注意周围环境, 避免动作过力猛造成其他伤害。
2 电压互感器常见故障与处理
1) 电压互感器回路断线。电压互感器回路中, 可能发生熔断器因接触不良而开路及其他部分断路状况, 因回路中有故障使熔断器熔断。使电压表及带有电压线圈的仪表指示不正确。发现表计不正常指示而无冲击, 电流表及其他表计指示均正常时, 这是电压互感器回路故障。只有个别仪表指示不正常, 则是该仪表本身有故障或接线断路。造成回路断线的原因:电压互感器的高、低侧熔断器熔断造成断线。如果高压侧熔体熔断, 要拉开电压互感器入口隔离开关, 更换熔体, 并检查在高压侧熔断器前是否有异常。测量电压互感器的绝缘电阻, 确定为良好后, 就能送电。如再熔断。就要查找原因修复。如果找不出故障原因, 要调整有关设备的运行方式。在检查高、低压熔断器时, 一定要做好安全措施, 确保人身安全, 并避免保护装置误动作;回路接线松动或断线造成断线。要紧固接线螺丝, 查找是否断线;电压切换回路辅助触点及电压切换开关接触不良造成断线。要检查回路各辅助接头及开关本身的接触状况, 确保接触良好。2) 电压互感器的高、低侧熔断器熔断。在熔断器熔断, 特别是连续熔断时, 要马上按一般程序断电检修。电压互感器低压电路发生短路, 使低压侧熔体熔断, 要马上更换同样规格的熔体, 若再熔断, 要查明原因进行处理;高压电路相间、匝间或层间短路及一相接地等故障, 使高压侧熔体熔断, 要先把电压互感器的隔离开关拉开, 并取下低压侧熔体检查有无熔断。当检查电压互感器故障或二次回路故障后, 要更换与原来相同规格的熔体, 使电压互感器投入运行;熔断器长期磨损可造成高压或低压侧熔体熔断, 定期进行检查;因各种原因, 电路中的电流和电压出现突变, 引起的铁磁谐振, 使电压互感器励磁电流增大几十倍, 使高压侧熔体迅速熔断;电压互感器低压侧发生短路, 低压侧熔体未熔断, 由于励磁电流增大使高压侧熔体熔断;系统发生单相间歇性电弧接地故障, 就要出现高压电, 使电压互感器的铁心快速饱和, 励磁电流急剧增加, 使熔体熔断。发现熔体熔断, 要先把有关保护解除, 更换熔体, 等处理完毕恢复正常后, 就要停用的保护装置投入运行。3) 出现打火、冒烟、发热现象。导线接头部分虚接、接线螺丝松动、表面灰尘多是造成这种现象的原因。为避免出现故障, 配线时应按要求操作, 需加垫片时应加垫片, 该用压接端子的就使压接端子, 用导线特别是多股导线直接接到端子上是打火的主要原因;保持互感器的清洁。4) 维护、维修时要注意的问题。个别电压互感器在运行中损坏需要更换时, 要选用电压等级与电网电压相符、变比与原来相同、极性正确、励磁特胜相近的电压互感器, 并经试验合格。更换成组的电压互感器, 要对二次侧与其他并列运行的电压互感器检查其接线组别, 并核对相位;电压互感器二次线圈更换后, 一定要核对, 以防止造成错误接线, 尤其是避免二次回路短路;电压互感器及二次绕组更换后一定要测定极性;通常电压互感器的二次侧接有线路的距离保护、方向保护、低电压闭锁过流保护、低电压保护和自动装置。停用电压互感器时, 要把保护和自动装置停用, 防止装置失压误动作;为避免停用的电压互感器从二次侧向一次侧反充电, 造成运行电压互感器过流动作, 停用时应将二次侧保护取下, 再拉开一次侧刀开关。
停用的电压互感器, 如果年未带电运行, 在带电前要进行试验和检查, 可先安装在母线上运行一段时间后, 投入运行。