高压供电线路单相接地自动指示器 - 1977年第4期

在中性点不接地的高压供电系统中，有时会发生单相接地的故障。当一相对地短路时，会使另两相对地电压升高到3倍，这时虽然供电系统仍能继续运行，但用电设备会因长时间过电压使用而遭到损坏。为了解决这一问题，我们试制成了高压供电线路单相接地自动指示器。

在中性点不接地的高压供电系统中，当有一相对地短路时，因中性点不接地，故暂时不会熔断保险或使开关跳闸而停止供电。此时接地线电压接近于零，电流落后零序电压约90°；另两相非故障线对地电压上升到\(\sqrt{3}\)倍，电流超前零序电压约90°，因此故障线电流相位与非故障线电流正好反相。根据这一情况，可以利用相敏放大器进行检测。

图1表示晶体管半波相敏放大器的工作原理。输入电压u\(_{sr}\)为正弦波，加在基极一发射极回路，解调电压ut也为正弦波，与u\(_{sr}\)频率相同，加在集电极一发射极回路。当ut为负半周时，二极管D正向偏置，使晶体管与负载电阻R\(_{fz}\)构成电流回路。如果此时usr也为负半周，则产生输入电流i\(_{b}\)，此电流经晶体管放大后在Rfz上得到放大了的电压信号U\(_{sc}\)。若Usr与u\(_{t}\)反相或均为正半周时，Rfz与晶体管间构不成电流回路，R\(_{fz}\)上就没有电压输出。利用这种电路，如果把ut的相位调节到与故障线电流相位相同，而从被检测线电流取输入电压u\(_{sr}\)，则当被检测线有接地故障时有输出，而无接地故障时无输出。

图2为高压供电线路单相接地自动指示器的线路图。晶体管BG\(_{6}\) 与D10、R\(_{6}\)、R10组成一相敏放大器。由电流互感器CT来的信号（被检测线信号，相当于图1中的u\(_{sr}\)）经B4加到BG\(_{6}\)的输入端；由电压互感器PT来的信号经B3、W\(_{3}\)、C8 降压移相加到BG\(_{8}\)的集射极（相当于图1中的信号ut）。当步进选择器JB选于故障线时，CT与PT来的信号同相位，使BG\(_{6}\)的集电极输出回路沟通，输出电流在R10上产生压降，再经BG\(_{7}\)、BG8两级放大，使继电器JR吸合。JR常闭点断开JB的电流源，JB停止选择，所停位置即为故障线。当JB选于非故障线时，CT与PT来的信号相位相反，BG\(_{6}\)无输出，JR不动作，JB继续选择。稳压管D12、D\(_{13}\)组成一双向限幅器，保护BG6集电结；C\(_{7}\)为滤波电容。

晶体管BG\(_{4}\)、BG6组成自激多谐振荡电路。BG\(_{3}\)组成射极跟随器，输出矩形波脉冲去触发可控硅S，驱动JB进行选择。JB线圈得电时间取决于C5、R\(_{7}\)（约为60毫秒）。JB断电时间由C4、R\(_{6}\)、W1决定，可由W\(_{1}\)控制在0.5秒至2秒范围内。D5为续流二极管，R\(_{4}\)为可控硅S控制极的限流电阻。

BG\(_{1}\)与BG2组成稳压电源电路，DL、JB—1等组成告警指示电路。

元件的选用及制作：

步进选择器的位数应略多于线路条数。我们采用的是阜新继电器厂出品的JT—B型步进选择器（SV4,530,002，三刀十二位）。变压器数据见表1。B\(_{2}\)应符合所用步进选择器的要求，因整流为半波输出，所以B2的次级电压要适当提高，可根据试验来决定。

变电站电压互感器PT二次（次级）开口三角原来装的接地告警用的电压继电器可不动，装自动指示器时可另外并接一个同型号的电压继电器YP（见图3），其电压整定值可调得比原有的略低些。

电流互感器CT利用废矽钢片制作，具体尺寸如图4所示。叠厚30毫米交叉叠成（矽钢片的长度视电缆粗细而定，能够套入电缆即可）。用φ0.35毫米高强度漆包线绕60匝（头尾方向要一致），包好绝缘后进行整体浸漆处理。CT的负载阻抗约为4－5欧姆，为了与B\(_{4}\)初级阻抗配合，CT绕组并接一个10欧姆左右的电阻，如图5所示。

继电器JR采用一般小型弱电流灵敏继电器，其吸合电压应低于电源电压（12伏），吸合电流应满足BG\(_{8}\)集电极最大电流及最大耗散功率要求。电表V1可用0～100伏交流表头，V\(_{2}\)用直流100微安表头，用来粗略观察接地电流大小和检验接地指示是否正确。

安装及调试

接地自动指示器可装在值班室内，PT引出线及CT各引出线用电缆引入值班室，整个指示器接地一定要良好。安装时，将CT套入电缆时应注意各条线路CT引出线头尾要一致，套入电缆的方向也要一致。铠装电缆的外皮接地线应从CT中间穿过再接地。

调试时将线路人为地造成单相接地（此时要特别注意安全，临时接地线最好采用橡皮电缆，人应远离接地点，并穿戴好保护用品），JB置于故障线位置，用双线示波器观察波形相位（图2中，A点为公共点，B、C两点各为示波器一路输入），调整电位器W\(_{3}\)，使两波形相位完全一致，如调不到一致时，可将B3或B\(_{4}\)初级引线对调一下再调W3。然后调整W\(_{2}\)，使V2指示值近于接地电流值。最后调整W\(_{1}\)，使JB步进速度适中。