胡建国
(山东钢铁股份有限公司 莱芜分公司 特钢事业部，山东 莱芜 271104)
摘 要：因山东钢铁股份有限公司莱芜分公司特钢事业部分支线路多，造成线路的运行方式越来越复杂，线路的管理维护工作量增大，线路故障时有发生。通过在电气线路上安装接地故障指示器，使用电气线路小电流计接地故障定位仪进行精确定位等方法，及时查找故障，有效地提高了供电可靠性和经济效益，为企业最大限度地降低了停电损失。
关键词：故障；定位；电路
近年来，因莱钢特钢厂分支线路多，造成线路的运行方式越来越复杂，线路的管理维护工作量增大，线路故障时有发生。输电线路固有的“点多、面广、线路长和运行条件恶劣”的特点，使线路故障排查时间长，影响了正常的生产生活用电。
当高压线路发生故障时，受环境的影响，排查起来非常不方便。电网采用中性点不接地方式。由于故障电流微弱和电弧不稳定等诸多原因[1-3]，电箱接地故障检测比较困难。每次巡视复杂的线路，一般都动用多人次、多车次对线路进行全程巡视。当故障点不明显而难以排查时，通常采用合闸送电方法，少则3 h，多则1 d，才能找出故障点，既缩短了电力设备寿命，增加了巡线工人的劳动强度，又使得故障排查时间长；因此，开展电气线路接地故障定位技术的应用研究非常必要。
1.1 电源处理装置 [4]
电源处理装置示意图如图1所示。电源线圈获得感应电流经过整流以后，通过限压线路进入到DC-DC升降压模块。其输出的电压可以为CC2530芯片供电，并且可以在网关中为后续DC-DC升压提供输入。网关同时包含DC-DC升降压模块和GPRS模块，输入经DC-DC升压后变成稳定的电压，供给GPRS模块使用。
图1 电源处理装置示意图
1.2 接地故障指示系统
接地故障指示系统综合考虑接地和短路时输电线路的特点，一方面，根据接地检测原理，当能检测出瞬间的暂态电容放电电流、并且检测到线路电压降低时，认为线路接地；另一方面，根据短路现象，在短路瞬间，将电流正突变、保护动作停电作为动作依据。
1.3 小电流接地故障定位技术
在故障线路停运后，首先由发射机向线路施加电压，使故障重现。电流由发射机发出，流经故障线路，在接地点入地，并通过大地返回发射机。
发射机输出为脉动、超低频的直流信号，频率越低，则受系统分布电容的影响越小。理论上讲，纯直流信号抗分布电容影响的能力最强，但使用纯直流信号很难避免地磁影响。理论计算和实际验证结果显示，1 Hz信号已能满足绝大多数现场的需求。
发射机在脉动输出时间段内的表现为恒流限压源。若接地过渡电阻<80 kω，则输出为恒流100="" ma，电压随电阻的增大而变大，但≤8="" kv；若过渡电阻="">80 kΩ，则输出为恒压8 kV，电流随电阻的增大而减小。
发射机的输出限制电压为8 kV，相当于10 kV线路的相电压峰值。若电压过高，超过线路耐压等级，可能会损坏线路(尤其是接入的分支电缆)的主绝缘；反之，则可能无法使故障复现。此限压值可根据用户特殊要求进行工厂整定。
在线路沿线，将传感器通过绝缘杆挂接在线路上检测电流。采用高灵敏度传感器，其磁路无需闭合，这在很大程度上方便了挂、取操作。传感器检测线路上的电流，自动进行调零操作，将模拟信号转成数字信号后通过无线方式向外传送。
2.1 总体方案
实施接地故障定位技术总体方案如下。
1)在电气线路上安装接地故障指示器，实时跟踪该线路的运行状态。当线路发生节点故障后，故障线路上从变电站出口到故障点的所有故障指示器显示窗口由非故障状态的白色变为故障指示状态的红色指示，而故障点后的故障指示器不动作[5]。维护人员从变电站开始，沿着线路到达最后一个动作的故障指示器和第1个未动作的故障指示器之间的区间，可以迅速确定故障区段、分支及故障点。通过此项技术可以初步筛选出发生故障的线路，粗略确定故障点大体区段，但不能确定故障杆号。
2)使用电气线路小电流计接地故障定位仪进行精确定位。对于巡视后不明显的故障点，再使用小电流接地故障定位仪进行精确定位。小电流接地故障定位仪是一套便携设备，由发射机、传感器、接收机及附件组成，可进行多条线路的故障定位。在故障线路停运后，由发射机向线路施加超低频高压信号使故障重现，在线路沿途用绝缘杆将传感器挂在线路上检测信号，并通过无线方式向地面上的接收机传输数据，接收机显示测量结果。在故障点前，电流持续存在，在故障点后，电流消失。可先进行粗略分段，再精确定点，从而快速确定故障位置。由于杆塔较高，细小的设备缺陷很难发现，而且许多分支线路T接使用的是直埋式电缆，也很难直观判断出有无故障，此项技术很好地解决了这个问题。
2.2 实施步骤
实施接地故障定位技术具体步骤如下。
1)利用线路停电检修时间，在电网高压架空线路相应位置安装故障指示器。
2)安装柱上断路器。在主线路向用户侧T接点处加装LW3G-10六氧化硫断路器。此断路器与通常用的跌落式熔断器相比，具有开断性能优良、电寿命长、机械可靠性高和隔离开关端口明显的优点，检修时间长，不易损坏。其本身带有一组电流互感器，具有过流保护作用。用户侧发生用电故障时，可迅速断开故障源，保护主线路；同时有明显的断开点，便于线路巡线时查找。当用户侧发生设备故障时，可直接将断路器断开，减少主电路停电时间。
3)应用小电流接地故障定位仪。发射机用于向故障线路施加超低压低频脉动直流信号，使接地故障复现，电流由发射机输出，流经故障线路，在接地点入地并返回发射机。传感器用于挂在故障线路的沿线检测电流信号，并通过无线方式向地面上的接收机传输数据。接收机用于在地面接收传感器的无线传输数据，并在液晶屏上显示测量结果。
为了验证设备是否正常、验证故障路线的选线和选相是否正确、以及本线路是否符合设备的测试条件，建议在发射机端对传感器和接收机进行一次近端验证。近端验证成功后，再进行沿线实际定位。
为快速逼近故障点，采用50%分段法。首先选择在线路中点处登杆，用绝缘杆将传感器挂接在故障线路的故障相，挂接应尽量稳定，接收机在地面上接收数据，若波形和读数均稳定，且电流值接近近端验证时的读数，说明故障点还在下游；若波形很小，且电流值很低，说明已经越过故障点。本次分段成功后，在故障点所在的段中继续50%分段。分段越来越短，故障地点逐步逼近，直至精确找到故障位置。
若线路存在分支，应重点判断故障发生在主干还是分支。若判断是分支故障，则继续在分支线路上分段定位。若分支线路的电缆发生故障，则应换用电缆故障测试仪进行测距和定位。
应用该技术，在线路上相应位置安装300余只RH-312型故障指示器，形成自上而下的高压架空线路指示系统，彻底改变了过去盲目巡线。采用分段合闸式送电查找故障的落后做法，延长了电力设备寿命，大大地提高了工作效率，减轻了工人的劳动强度，缩短了停电时间，有效地提高了供电可靠性和经济效益，为企业最大限度地降低了停电损失。
参考文献：
[1] 宫钰，赵妍，董爽.基于SSI的超高压线路单相自适应重合闸故障判别方法[J].电测与仪表,2016(3):109-116.
[2] 张健康，粟小华.超高压线路后备保护整定原则探讨[J].电力系统自动化,2016(8):120-125.
[3] 胡毅，刘凯，吴田，等.输电线路运行安全影响因素分析及防治措施[J].高电压技术,2014(11): 3491-3499.
[4] 何晓阳，王小英.高压线故障检测装置设计[J].仪表技术与传感器,2015(12):32-35.
[5] 白雪，郑伟杰，李国庆，等.超/特高压不对称故障下的电磁暂态问题研究[J].电源技术,2015(8): 1751-1754.
责任编辑 马彤
The Application of the Circuit Grounding Fault Location Technology
HU Jianguo
(Shandong Iron and Steel Limited by Share Ltd Laiwu Branch Special Steel Division, Laiwu 271104, China)
Abstract：Because of a great many Laigang special steel branch lines, the line and IE purchase operation mode is more and more complex. The workload of managing and maintening lines increases and line fault occurs. In the electrical circuit mounted on the grounded fault indicator by special steel plant, the use of small IE meter fault locator electrical circuit for precise positioning method, timely troubleshooting, effectively improves the reliability and economic benefits for enterprises to minimize power loss.
Key words：fault, positioning, circuit
中图分类号：TM 75
文献标志码：B
作者简介：胡建国(1977-)，男，工程师，主要从事冶金设备等方面的研究。
收稿日期：2016-10-26
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