【原創(chuàng)】智能型故障指示器之電場測量1.架空配電線路電場分析

架空配電線路下方的工頻電場由配電導線上的電荷產(chǎn)生，其計算可以采用等效電荷法，該方法以靜電場的鏡像法為基礎，把導體表面不連續(xù)分布的電荷用其內(nèi)部一組等效電荷來代替，計算式如下：式中，[U]——各導線對地電壓的單列矩陣；[Q]——各導線上等效電荷密度的單列矩陣；[λ]——各導線自電位系數(shù)和互電位系數(shù)組成的方陣。其中：式中，ε0——空氣介電常數(shù)，hi——i導線離地高度；Lij——i,j導線之間的距離；L’ij——i,j’(j導線的鏡像)導線之間的距離；Ri——送電導線的半徑?？臻g任意一點（x，y）的電場強度可表達為式中，xi,yi——導線i的坐標（i=1,2…m）；m——導線數(shù)目；Li，Li’——分別為導線i及其鏡像至計算點的距離。上述系列公式適合同塔多相導線及多回路導線空間電場的分析，也代表了當前智能型故障指示器所安裝點位置的實際電場測量環(huán)境。2.單架空導線正下方的電場分析

在空曠環(huán)境下架設的單架空導線，導線可近似與大地平行，可將導線上的電荷等效為點電荷或線電荷，其正下方與大地之間的電場呈均勻分布，其電場強度E滿足公式：其中：d1、d2分別為測試點距導線和大地間的距離。安裝點位置P與被測相導線間的電壓ui1滿足：智能型故障指示器正式基于上述原理，通過測量安裝點位置P與被測相導線間的電壓來計算出被測相導線對大地電壓ui的。實際應用時，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和空間介質(zhì)不一樣等因素，安裝點位置P的電壓ui1并不能和距離d1、d2成上述簡單比例關系，而是和其等效電容相關，即關系如下：其中：C1為安裝點位置P與導線間的等效電容，C2為安裝點位置P與大地間的等效電容。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和空間介質(zhì)一定的情況下，上式中C1和C2的參數(shù)值相對固定，因此利用ui1的測量值來計算相導線對大地電壓ui仍然是合理可靠的。3.智能型故障指示器之電場測量

智能型故障指示器通過測量安裝點位置電場以間接測量被測相導線的對地電壓ui1，實際電場的測量依賴測量安裝點位置P與被測相導線間的電壓來實現(xiàn)，即采用前述單架空導線正下方的電場分析方法來獲得被測相導線的對地電壓，具體實現(xiàn)方法如圖：在信號測量電路設計時，應把被測相導線作為電路的信號地，以提高電路自身的抗干擾能力，并盡可能選用輸入阻抗較高的運算放大器作為被檢信號的輸入回路。4.工頻電場干擾的屏蔽

10kV架空線路的典型排列方式包括：水平排列、三角排列、垂直排列、同塔雙回垂直排列、同塔多回垂直排列等多種方式，其線路空間任意點的實際工頻電場均是各相導線在該處所產(chǎn)生工頻電場的綜合疊加，即智能型故障指示器所測的安裝點電場不僅包含被測相導線在該處感應的工頻電場，還包含鄰相導線以及同塔其它回路在該處的工頻電場分量，尤其在同塔混合電壓多回線路送電的情況下，其它高壓導線產(chǎn)生的工頻電場分量可能較大，嚴重干擾被測導線的電場測量結(jié)果，需采取措施對被測點的工頻電場干擾分量進行屏蔽，方法如圖：針對不同的10KV架空線路排列方式，采用前述屏蔽措施后的智能型故障指示器安裝后的電場屏蔽方式如圖。5.小結(jié)

電場測量值為智能型故障指示器的故障錄波啟動信號，其測量的準確性具有重要意義，而安裝點的工頻電場為各相導線在該處所感應工頻電場的疊加，應用環(huán)境復雜多變，采用可靠的測量方法和良好的干擾分量屏蔽措施，是保障智能型故障指示器可靠工作的前提