專利名稱：檢測接地電流的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種檢測接地電流的方法及裝置，具體地說是涉及一種在電力應用系統(tǒng)中采用高阻抗的接地電流接收裝置從而實現高靈敏度地檢測接地電流的方法及裝置。
在電力應用系統(tǒng)中，由于高壓橡皮電纜受雷電的侵入，機械的損傷和化學物質的腐蝕，易于被損傷，以致電纜有可能被電擊穿，一旦電纜擊穿，則與其相接觸的設備就會帶電，給財產和人的生命帶來極大危害。為了避免和減少這種危害，人們一直在尋求檢測接地電流的有效手段。過去，檢測接地電流的方法大致有這樣幾種單一開口三角形電壓互感器法，即當系統(tǒng)接地時，互感器中的開口三角形便有電壓，通過一定的裝置發(fā)出訊號，切斷電源。但此法的弊端是，當接地電阻高達數兆歐時開口三角形便無電壓，靈敏度低，而且無法確認系統(tǒng)何處接地，使系統(tǒng)無選擇性地整個跳閘。
單一零序電流互感器法，即將零序互感器與零序電流繼電器配合使用，來檢測接地電流，但用此法的弊端是零序電流隨因氣候條件變化引起的大地電阻的變化而變化，檢測極易失靈，也會無選擇性地使整個系統(tǒng)跳閘，而且當接地電阻大到1兆歐時，接地電流只有幾個毫安流經電流互感器，不可能檢測到接地電流。(以上二種方法，因性能局限，漸被淘汰)。


圖1所示的方法，其中，當電纜C相對零線O擊穿時，零線就有電流，電流繼電器開始延時動作;零序互感器感應出電流，使開關跳閘，為了防止電纜零線開路，采用零線檢查。這種方法的缺點是，架空線落地后，雨季時電流繼電器能動作，干旱季節(jié)大地電阻率高，電流繼電器不能動作，總開關不跳閘。而且通常情況下從接地開始到開關跳閘約有0.5秒時差，在該時差內接地電流大于國際規(guī)定的危險電流(16毫安)所以此法不能有效地預防事故發(fā)生。
圖2所示的方法，其中，當任一相接地后，故障線路與非故障線路的電容電流方向相反，即故障線路的零序電流滯后零序電壓90°，而非故障線路的零序電流超前零序電壓90°。當故障線路的電壓信號發(fā)出，電流電路的信號也同時發(fā)出時，接地跳閘控制系統(tǒng)(與門電路)接通，使開關跳閘。而非故障線路電壓信號和電流信號不能同時發(fā)出，與門電路不能接通，不發(fā)出跳閘信號。這種方法的缺點是，干旱季節(jié)，大地電阻高，此法失靈，且由于零序電流互感器接收比低，信號微弱，須經電子放大，因而檢測系統(tǒng)復雜，靈敏度低，只能檢測到高于100毫安的接地電流，而且從接地到跳閘這一段接地電流高于危險電流(16毫安)的時間約有0.5秒，所以也不能預防事故的發(fā)生。
因此，本發(fā)明的目的是，提供一種在電力應用系統(tǒng)中簡易且高靈敏度地檢測接地電流的方法及裝置，它可以不受大地電阻變化的影響，靈敏地檢測到低達約1毫安的接地電流，由于本發(fā)明的方法及裝置在危險接地電流(16毫安)出現之前就可以檢測出已出現的接地的現象，所以可有效地預防事故的發(fā)生，還可及時對損壞的線路進行修補，例如及時修補電纜外護層，有效地避免了電纜相線的損壞，從而顯著提高了經濟效益。
本發(fā)明的另一目的是，提供一種在電力應用系統(tǒng)中簡易且高靈敏度地檢測接地電流的方法及裝置，它可以檢測架空線及各支線的接地電流，可根據檢測情況分別獨立地斷開支線，使電力應用系統(tǒng)的整體工作不受局部故障的影響，提高了經濟效益。
本發(fā)明人正是基于以上目的來完成本發(fā)明的。根據本發(fā)明，把接地電流接收裝置設計得具有大阻抗，例如用有2萬多匣的電壓互感器來構成接地電流接收裝置。這樣，與依靠零序互感器接受1匣信號然后通過復雜的電子放大技術來實現接地電流檢測的先有技術相比，本發(fā)明將信號放大了2萬多倍，大大提高了接收比，而且不需電子放大，簡單可靠，另外即使接地電阻為1兆歐，因電壓互感器阻抗約有3兆歐，則92%的壓降仍為電壓互感器所接收，所以對先有技術起制約作用的大地電阻的變化，對本發(fā)明的方法和裝置則失去影響作用。接地電流接收裝置再根據檢測到的接地電流發(fā)出信號，使電力應用系統(tǒng)故障線路斷開。很顯然，這樣一種方法及裝置克服了先有技術中靈敏度低且易受大地電阻變化影響的弊病。
為了使本發(fā)明的方法及裝置能根據接地電流檢測情況，有選擇性地切斷電力應用系統(tǒng)有故障部分，而不影響其無故障部分的正常運行、工作，本發(fā)明的方法及裝置可根據一定要求巧妙地應用到系統(tǒng)的各有關部分中去，從而實現使系統(tǒng)有故障部分有選擇地被斷開。
圖1和圖2是用來說明先有技術中檢測接地電流二種較新方法的示意圖。
圖3是說明本發(fā)明一個實施例的示意圖。
圖4是說明本發(fā)明另一實施例的示意圖。
現參照有關附圖來說明本發(fā)明。
如圖3所示，標號1表示作為隔離系統(tǒng)電源的隔離變壓器，其二次側中性點與接地電流接收裝置2相連接，從其二次側引出架空線，經過一組開關裝置3向支線或用電設備(未示出)供電，接地電流接收裝置2的另一端接地。其中，裝置2可為高阻抗繼電器，例如，也可在未形成系列產品前用6000/100單相電壓互感器配上電壓繼電器而構成裝置2。這樣，當發(fā)生架空線、支線或用電設備發(fā)生接地的情況時，接地電流必從大地經裝置2流回到二次側中性點，此時裝置2便動作，發(fā)出信號使開關裝置3及時斷開。
圖4示出了本發(fā)明的另一實施例。隔離變壓器11作為隔離系統(tǒng)的電源，其二次側中性點與接地電流接收裝置12相連接，從其二次側引出架空線，經過一組開關裝置13向并聯的各支線電纜供電。裝置12的另一端接地，它可為高阻抗繼電器，例如也可在未形成系列產品之前用6000/100單相電壓互感器配上電壓繼電器而構成裝置12。這樣，當發(fā)生架空線接地的情況時，接地電流從大地經裝置12流回到隔離變壓器二次側中性點，裝置12動作，發(fā)出信號使開關裝置33斷開。
在架空線上并聯地接有若干支線電纜(只示出其中之一)，所述電纜均為三相四線制，各相線包有導電的屏蔽層(如銅絲網)，中性線包有一層絕緣層。各支線電纜分別經過一組控制支線通斷的開關裝置7再向用電設備(如電鏟等)供電。在各支線組中均設置一個控制裝置10，用于根據該支線組中各自是否出現接地的情況來分別控制開關裝置7，從而實現有選擇性地斷開支線，對其它無故障支路的運行工作不產生影響。這里，控制裝置10由特設變壓器5、類似于前述裝置2的第一和第二高阻抗接地電流接收裝置4和9、升壓裝置8和整流裝置6構成，其中，特設變壓器5的一次側中性點上接入電流接收裝置4，而使其二次側給第二高阻抗接地電流接收裝置9提供電源，整流裝置6與第二接地電流接收裝置9及升壓裝置相連。
支線上發(fā)生接地的情況有電纜接地和受電設備外殼接地二種。以下舉例說明這二種情況發(fā)生時本發(fā)明實施例的工作情況。
若雷電壓很高，把電纜的相線絕緣擊穿后，并把電纜外護層橡膠也打穿，則雷電荷經擊穿點流入大地;電源電流則經擊穿點返回中性點。接地電流接收裝置12便接通其延時繼電器;而由整流裝置6產生的直流電也經擊穿點流入大地，再流經第二接地電流接收裝置9，裝置9的瞬時繼電器便立刻動作，開關裝置7立即跳閘，而對其它支路工作無影響，實現本發(fā)明有選擇性地斷開故障線路。
若雷電壓不甚高，架空線上的雷電荷為負極性。相線絕緣擊穿，外護層未擊穿，則該相線與電纜屏蔽層接通，整流裝置6產生的直流電流便經擊穿點進入相線，再經接地電流接收裝置12或4，經大地返回。裝置9的瞬時繼電器動作，使開關裝置7瞬時斷開，而不影響其它支線電纜工作。
若雷電荷為正極性，整流裝置6的硅元件與相線絕緣一并擊穿，則裝置9上有全電壓，立即動作，使開關裝置7斷開。此時，相線上的交流電通過整流裝置6的被擊穿的硅元件進入大地，而各支線電纜上的用電設備外殼是共同接地的，這樣進入大地的交流電就會進入其它支線電纜的相線，使各支線電纜上的裝置4動作。為了在這種情況下不使故障支線電纜影響無故障電纜上的工作，在裝置4中設置延時繼電器，在裝置9中設置瞬時繼電器，使裝置9瞬時動作，立刻斷開故障支線電纜，不影響其它無故障電纜。
若電纜外護層橡膠受機械損傷，如由于放砲石頭砸、汽車碾壓、電鏟走動時硬拖強拉等而出現裂紋，化學物質(如硫磺水)開始進入電纜內部，這樣，整流裝置6的直流電流經裂縫流入大地，裝置9便動作，預告電纜外皮已有裂縫，提請及時修補，避免化學物質把三相芯線絕緣腐蝕老化擊穿，由此大大延長電纜使用壽命。
若受電設備(如電鏟)內部的變壓器或高壓電機絕緣擊穿，使設備外殼帶電，則裝置4接收接地電流并動作接通延時繼電器，使開關裝置7延時跳閘。
裝置12中設置延時繼電器，使之只在各支線均失靈時才動作。
在不離開本發(fā)明精神實質的前提下，自然還能作出其它各種實施例或對說明書中描述的實施例作出種種變更，但它們仍將在本發(fā)明的范圍內。說明書中描述的實施例只是用來說明本發(fā)明的方法及裝置的，而不應理解為對本發(fā)明的限制。
權利要求
1.一種在電力應用系統(tǒng)中高靈敏度地檢測接地電流的方法，其特征在于，用具有高阻抗的接地電流接收裝置來檢測接地電流，并根據該接地電流接收裝置發(fā)出的信號使系統(tǒng)有關電路斷開。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，所述接地電流接收裝置為高阻抗繼電器。
3.根據權利要求1的方法，其特征在于，所述接地電流接收裝置可由普通的電壓互感器配上電壓繼電器而構成。
4.根據權利要求1的方法，其中，所述電力應用系統(tǒng)包括有一個作為隔離系統(tǒng)電源的隔離變壓器和由該變壓器引出的架空線或電纜線，其特征在于，在所述隔離變壓器二次側中性點上接入另一端接地的所述接地電流接收裝置，用于在系統(tǒng)有接地情況發(fā)生時檢測接地電流，并使系統(tǒng)電源斷開。
5.根據權利要求4的方法，其中，在所述架空線或電纜線上并聯接有若干支線電纜，所述電纜均為三相四線制，各相線包有導電的屏蔽層，中性線包有一層絕緣層，其特征在于，使所述支線電纜分別經過一組控制支線通斷的開關裝置再向用電設備供電;在各支線電纜中分別設置一個包括有高阻抗接地電流接收裝置的控制裝置，用于根據支線電纜中各自是否出現接地的情況來分別控制所述開關裝置的通斷，從而使支線電纜的通斷對其它支線電纜的通斷不產生影響。
6.根據權利要求5的方法，其特征在于，所述控制裝置是由一個特設變壓器、第一和第二高阻抗接地電流接收裝置、一個升壓裝置和一個整流裝置以一定方式聯在一起而構成的，即在所述特設變壓器一次側中性點上接入第一高阻抗接地電流接收裝置，而使其二次側給第二高阻抗接地電流接收裝置提供電源，整流裝置與第二高阻抗接地電流接收裝置及升壓裝置相連。
7.根據權利要求6的方法，其特征在于，分別用延時和瞬時高阻抗繼電器構成所述第一和第二高阻抗接地電流接收裝置。
8.根據權利要求6的方法，其特征在于，分別用普通的電壓互感器配上延時和瞬時電壓繼電器來構成第一和第二接地電流接收裝置。
9.一種在電力應用系統(tǒng)中高靈敏度地檢測接地電流的裝置，其特征在于，它包括有一個高阻抗接地電流接收裝置，用于檢測系統(tǒng)的接地電流并根據接收到的接地電流，發(fā)出信號使系統(tǒng)有關電路斷開。
10.根據權利要求9的檢測接地電流的裝置，其特征在于，所述接地電流接收裝置為高阻抗繼電器。
11.根據權利要求9的檢測接地電流的裝置，其特征在于，所述接地電流接收裝置可由普通的電壓互感器和電壓繼電器構成。
12.根據權利要求9的檢測接地電流的裝置，其中，所述電力應用系統(tǒng)包括有一個作為隔離系統(tǒng)電源的隔離變壓器及由該變壓器引出的架空線或電纜線，所述檢測接地電流的裝置的特征在于，所述高阻抗接地電流接收裝置一端連接于所述隔離變壓器二次側中性點上，而另一端接地，以在系統(tǒng)有接地情況發(fā)生時檢測接地電流，并使系統(tǒng)電源斷開。
13.根據權利要求12的檢測接地電流的裝置，其中，所述架空線或電纜線上并聯接有若干支線電纜，每一所述電纜均為三相四線制，而各相線包有導電的屏蔽層，中性線包有一層絕緣層，所述檢測接地電流裝置的特征在于，它還包括有多組在各支線電纜連線上且在架空線與用電設備之間的開關裝置，用于控制各支線電纜的通斷;還包括有多個分別設置在各支線電纜中且包括有高阻抗接地電流接收裝置的控制裝置，用于根據各支線電纜中各自是否出現接地的情況來控制所述各開關裝置的通斷，以使支線電纜的通斷對其它支線電纜的通斷不產生影響。
14.根據權利要求13的檢測接地電流的裝置，其特征在于，所述控制裝置包括有一個特設變壓器，第一和第二高阻抗接地電流接收裝置、一個升壓裝置和一個整流裝置，其中，所述特設變壓器一次側中性點與第一高阻抗接地電流接收裝置相連，其二次側給第二高阻抗接地電流接收裝置提供電源，所述整流裝置與第二高阻抗接地電流接收裝置及升壓裝置相連。
15.根據權利要求14的檢測接地電流的裝置，其特征在于，分別用延時和瞬時高阻抗繼電器構成所述第一和第二接地電流接收裝置。
16.根據權利要求14的檢測接地電流的裝置，其特征在于，分別用普通的電壓互感器配上延時和瞬時電壓繼電器來構成第一和第二接地電流接收裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在電力應用系統(tǒng)中高靈敏度地檢測接地電流的方法及裝置，它利用高阻抗的電流接收裝置來檢測接地電流，通過按一定要求把高阻抗電流接收裝置設置在系統(tǒng)的有關部分，從而能在線路絕緣擊穿的演變過程中，在不受大地電阻變化影響的情況下，檢測到小致約1毫安的接地電流，并根據檢測結果，有選擇性地斷開有故障部分，而不影響無故障部分的工作。
文檔編號G01R31/02GK1053129SQ90100039
公開日1991年7月17日 申請日期1990年1月6日 優(yōu)先權日1990年1月6日
發(fā)明者吳湘漢, 吳一麟 申請人:吳湘漢, 吳一麟