面板型和接地短路故障指示器的构成设计及维护注意事项

故障指示器按应用对象可分为架空型、电缆型和面板型三种类型。架空型故障指示器传感器和显示（指示）部分集成于一个单元内，通过机械方式固定于架空线路（包括裸导线和绝缘导线），架空型故障指示器一般由三个相序故障指示器组成，且可带电装卸，装卸过程中不误报警。电缆型故障指示器传感器和显示（指示）部分集成于一个单元内，通过机械方式固定于电缆线路（母排）上，通常安装在电缆分支箱、环网柜、开关柜等配电设备上，由三个相序故障指示器和一个零序故障指示器组成。面板型故障指示器由传感器和显示单元组成，通常显示单元镶嵌于环网柜、开关柜的操作面板上的指示器。传感器和显示单元采用光纤或无线等方式通信，一、二次侧之间可靠绝缘。

根据是否具备通信功能故障指标器分为就地型故障指示器和带通信故障指示器。就地型故障指示器检测到线路故障并就地翻牌或闪光告警，不具备通信功能，故障查找仍需人工介入。带通信故障指示器由故障指示器和通信装置（又称集中器）组成，故障指示器检测到线路故障不仅可就地翻牌或闪光告警，还可通过短距离无线方式将故障信息传至通信装置，通信装置再通过无线公网或光纤方式将故障信息送至主站。带通信故障指示器还可选配遥测、遥信功能，并将遥测信息以及开关开合、储能等状态量报至主站。

根据故障指示器实现的功能可分为短路故障指示器、单相接地故障指示器和接地及短路故障指示器（又称二合一故障指示器）。短路故障指示器是用于指示短路故障电流流通的装置。其原理是利用线路出现故障时电流正突变及线路停电来检测故障。根据短路时的特征，通过电磁感应方法测量线路中的电流突变及持续时间判断故障。因而它是一种适应负荷电流变化，只与故障时短路电流分量有关的故障检测装置。它的判据比较全面，可以大大减少误动作的可能性。单相接地故障指示器可用于指示单相接地故障，其原理是通过接地检测原理，判断线路是否发生了接地故障。接地短路故障指示器在设计上，综合考虑了接地和短路时输电线路的特点。

故障指示器通常包括电流和电压检测、故障判别、故障指示器驱动、故障状态指示及信号输出和自动延时复位控制等部分，如图3-23所示。

图3-23 故障指示器

故障指示器一般安装在架空线、架空电缆或地埋电缆、开关柜母排上，因此它通过检测空间电场电位梯度来检测电压，通过电磁感应检测线路电流。

故障判别功能主要是通过检测电流和电压的变化，来识别故障特征，从而判断是否给出故障指示。由于故障指示器的指示方式不同，因此相应的驱动方式也不同。故障指示器动作后，其状态指示一般能维持数小时至数十小时，便于巡线人员到现场观察。为了免维护，故障指示器一般都具有延时自动复位功能，在故障排除、恢复送电后自动延时复位，为下次故障指示准备。

当系统发生短路故障时，故障指示器检测到短路故障电流信号后自动动作，如由白色指示变为红色翻牌指示，或给出闪烁发光指示。运行人员由变电站出口开始，沿着动作了的故障指示器方向前行至分支处，再沿着有故障指示器动作的主干或分支线路前行，则该主干或分支线路上最后一个翻牌的故障指示器和第一个没有翻牌的故障指示器间的区段，即为故障点所在的区段。因此利用故障指示器，减小了巡线人员的工作强度，提高了故障排查效率和供电可靠性。

故障指示器故障检测判据有过电流法和突变量法两种。

（1）过电流法

故障指示器内设置一个动作值I_D和时间T_D，当检测到流过故障指示器的线路电流I_f、持续时间T_f满足以下条件，故障指示器判断线路发生故障，并给出故障指示。

I_f>I_D

T_f>T_D(www.xing528.com)

（2）突变量法

采用过电流法的故障指示器需仔细审核安装点正常负荷电流和故障电流，选择适当的动作值，否则可能造成拒动或误动。当线路负荷发生变化后，则需要更换故障指示器或重新设置动作值，维护较为繁琐。

采用突变量法的故障指示器不再以电流的大小作为故障判定依据，而是以电流变化量作为判据，可自适应线路负荷电流。当线路发生故障后，线路电流的变化规律一般为：

1）从运行电流突增到故障电流，即有一个ΔI的变化。

2）上级断路器的电流保护装置驱动断路器跳闸或熔断器的熔丝熔断，因此故障电流维持时间是断路器的故障清除时间（故障清除时间=保护装置动作时间+开关动作时间+故障电流熄弧时间），或熔断器的熔断及燃弧时间。

3）线路停电，电流和电压下降为零。

根据这些特征，自适应型短路故障指示器的短路故障检测判据可概括为

式中，ΔI_f为故障电流分量或电流变化量；I_D是动作设定值；ΔT为故障持续时间；T_min、T_max是内部默认值，由配电网的保护、开关性能等决定，T_min为故障可能切除的最短时间，T_max为故障可能清除所需的最长时间；I_L、U_L分别为故障后的线路电流和电压值。

当线路上的电流突然发生一个突变，且其变化量大于一个设定值，然后在一个很短的时间内电流和电压又下降为零时，则判定这个线路发生了短路故障。显然，该判据只与故障时短路电流分量有关，而与正常工作时的负荷电流的大小没有直接关系，且对故障特征考虑得比较全面，可大大减小误动的可能性。如线路发生负荷波动、大负荷投切、合闸励磁涌流或投切负荷后人为停电，其电流变化特征如图3-24所示，采用突变量法后均可有效识别而不误动。

图3-24 各种线路电流特征