故障指示器工作原理之欧阳家百创编

故障指示器工作原理

欧阳家百（2021.03.07）

电力事业快速发展，电力线路和电网越来越密集，电力资源形势严峻。现在保证电缆线路的畅通已经是重中之重的事情，电力故障给人们带来了巨大的经济损失。故障指示器的出现有效地解决了这一问题。

由于我国的10KV、35KV线路的运行方式为中性点不接地方式，接地故障的查找一直以来是电力部门非常头疼的问题，加上接地故障在现实中的多样性和复杂性，所以接地故障的查找就更加困难。

目前电力部门查找接地故障基本上采用使用接地检查设备和人工巡线的方式相配合的方法，常用的接地检测设备有接地选线设备、单相接地故障检测系统、接地故障指示器三种方式。但是这些设备使用都有局限性，小电流接地选线设备只能帮助选线，确定接地发生的线路但无法确定接地的位置，由于线路的分支很多线路距离长所以对接地故障的查找帮助非常有限；单相接地故障检测系统采用变电站安装接地信号源和线路安装指示器的方法配合使用组成一个系统，接地故障的查找较接地选线设备有了很大的进步，但是由于投资较大，在使用中受到非常大的限制；无源的接地故障指示器虽然接地故障的查找准确性有限，但是由于其

价格低廉、安装方便灵活（无需停电装卸）加之目前的无源故障指示器把短路功能合在一起更加方便了用户查找短路和接地两种故障，在市场上颇受欢迎，使用量很大，有很大的市场空间。

目前市场上就10kv、35KV线路故障判断的接地短路主要采用的技术而言，短路检测技术已经非常成熟，产品的可靠性也很高。接地的检测由于线路运行方式（中性点不接地）非常困难，检测的方式由很多种。

小电流接地选线的设备采用的是零序电流的检测原理，而单相接地检测系统则采用的是安装信号源配合外部指示器在发生接地的时候形成回路来判断接地故障。

这里，我们只着重介绍目前市场使用最为广泛的无源接地短路二合一故障指示器的检测原理。国内目前常规使用的为五次谐波的检测方法和首半波检测原理。

五次谐波的检测原理：当线路发生接地的时候，首先接地相的电压会降低，另外，由于发生接地，架空线和地面之间形成的虚拟电容被击穿，线路中的五次谐波分量会发生变化，在一定的时间范围内满足这两个条件，指示器认为线路发生了接地，指示器动作。

首半波的检测原理：当线路发生接地的时候，同样接地相的电压会降低；另外，虚拟电容被击穿。所不同之处是采样的数据不同，首半波检测原理是检测电容击穿瞬间的暂态电流的直流分量，采样接地瞬间的电容电流与接地瞬间的电压首半波然后进行比较，当接地瞬间的电容电流突变并且大于一定的数值，并且与

接地瞬间的电压首半波同相，同时接地相的电压降低，则判断为接地，否则认为没有发生接地。

从上面的原理，我们可以看出首半波的检测方法更加复杂，五次谐波的检测方法则简单了很多。由于接地现象复杂多变，无论是哪种检测方法都无法完全判断出中性点不接地系统的所有接地故障，但是，由于原理上的区别检测的效果却有着一定的差异。众所周知，电力线路的电压本身就在波动，由于五次谐波的变化和线路负荷电流的变化有很大的关系，所以应用在负荷变化较大的线路上，接地的条件很容易满足，指示器容易误动。如果降低误动的可能性，将五次谐波的变化值调小，对于许多尤其是非金属性接地故障而言，很难查到；反之提高了灵敏度，误动的几率就大大增加。这样极大的限制了这种原理的故障检测！

对于首半波检测原理而言，克服了这个问题，它的应用更加广泛，可以应用于任何线路上，受负荷变化和电压变化的影响很小，在没有接地发生的情况下基本上不会出现误动的情况。这样，由于消除了没有接地时误动的可能，它的灵敏度可以提高，检测出接地的几率就比五次谐波的原理大了很多！

从三年多的现场应用来看，五次谐波原理对接地的检测可以达到40%左右，而首半波原理基本上可以达到80%左右。

我公司的故障指示器对于接地检测采用首半波原理，为国内最早经此项技术应用于指示器的厂家。

对于短路故障检测而言，市场上目前采用的技术都大同小异，基

本上都可以准确的检测到短路故障，并且大多数厂家都采用了抑制涌流的技术，不会因为停电送电等造成指示器误动作。