、裝置簡(jiǎn)介

       直流系統(tǒng)接地是一種易發(fā)生且對(duì)電力系統(tǒng)危害較大的故障。直流系統(tǒng)正極接地，可能造成繼電保護(hù)誤動(dòng)，因?yàn)樘l線圈接直流電源負(fù)極，系統(tǒng)再有一點(diǎn)接地或絕緣不良，可能引起保護(hù)誤動(dòng)；直流系統(tǒng)負(fù)極接地，系統(tǒng)再有一點(diǎn)接地或絕緣不良，可將跳閘回路或合閘回路短路，造成保護(hù)拒動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)發(fā)生故障，保護(hù)的拒動(dòng)必然導(dǎo)致系統(tǒng)事故擴(kuò)大，同時(shí)還可能燒壞繼電器的觸點(diǎn)或燒保險(xiǎn)。

我公司自主設(shè)計(jì)制造的HDFE01便攜式直流接地故障查找儀，能夠適用于任何電壓等級(jí)的直流系統(tǒng)，配備了高精度的檢測(cè)鉗表，通過(guò)對(duì)多種信號(hào)的高效處理大大提高了檢測(cè)范圍與抗干擾能力；采用了計(jì)算方法和模糊控制理論，將被檢測(cè)支路的絕緣程度以絕緣指數(shù)及波形的形式表示出來(lái)，充分體現(xiàn)了人工智能的*性；對(duì)于接地點(diǎn)位置的斷定，它們更是擁有準(zhǔn)確的判斷力，每次檢測(cè)都能夠指出接地點(diǎn)位置相對(duì)檢測(cè)點(diǎn)的方向，從而快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)環(huán)路接地檢測(cè)。除此之外，用戶可以根據(jù)自身系統(tǒng)需要在絕緣告警門限值范圍內(nèi)訂制合適的絕緣告警門限值的設(shè)備，用戶只需要將鉗表上的檔位與檢測(cè)器上的量程對(duì)應(yīng)起來(lái)就能實(shí)現(xiàn)直流接地的檢測(cè)或者是絕緣程度的分析。

HDFE01便攜式直流接地故障查找儀不僅重點(diǎn)解決了直流系統(tǒng)間接接地、非金屬接地、環(huán)路接地、正負(fù)同時(shí)接地、正負(fù)平衡接地、多點(diǎn)接地等疑難故障的準(zhǔn)確檢測(cè)，并且還能準(zhǔn)確的顯示系統(tǒng)電壓、對(duì)地電壓、接地阻值，真正解決了運(yùn)行及檢修人員的后顧之憂。

本裝置以系統(tǒng)安全為首要前提，按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的高要求，以可靠的低頻信號(hào)方式進(jìn)行檢測(cè)，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了大量的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)系統(tǒng)無(wú)任何影響。

二、裝置構(gòu)成及原理

2. 1 裝置的構(gòu)成

該裝置由信號(hào)發(fā)生器、故障檢測(cè)器和信號(hào)采集器（鉗表）三部分組成，信號(hào)發(fā)生器與直流系統(tǒng)正負(fù)母線和地相連，當(dāng)直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障后，它會(huì) 自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)低頻小信號(hào)，故障檢測(cè)器與鉗表獨(dú)立于信號(hào)發(fā)生器，故障檢測(cè)器與鉗表之間使用連接線相連，通過(guò)對(duì)待檢測(cè)支路漏電流信號(hào)的采集、分析，從而判斷出該支路的絕緣情況。       

2.2 裝置的工作原理

定位裝置的工作原理是：當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障或絕緣降低(整個(gè)直流系統(tǒng)絕緣電阻小于報(bào)警整定值)，直流系統(tǒng)電壓監(jiān)測(cè)裝置發(fā)出警報(bào)時(shí)，將信號(hào)發(fā)生器接入直流系統(tǒng)的正、負(fù)母線和地之間。信號(hào)發(fā)生器自動(dòng)判斷直流系統(tǒng)電壓等級(jí)，自動(dòng)判斷接地故障的極性、接地程度，自動(dòng)分析絕緣監(jiān)測(cè)平衡電橋回路接線方式和平衡電橋電阻大小，形成信號(hào)輸出的智能反饋，向直流正負(fù)母線和地間，發(fā)射適宜系統(tǒng)檢測(cè)，對(duì)系統(tǒng)無(wú)影響的低頻信號(hào)，并實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)電壓、正對(duì)地電壓、負(fù)對(duì)地電壓和系統(tǒng)對(duì)地絕緣總阻抗。

故障檢測(cè)器檢測(cè)各回路對(duì)地絕緣的直流信號(hào)漏電流，并模擬顯示接地回路絕緣狀態(tài)，判斷出接地故障回路（支路），并繼續(xù)沿故障回路（支路）檢測(cè)出接地故障，將故障點(diǎn)準(zhǔn)確定位。

信號(hào)發(fā)生器、故障檢測(cè)器均采用微計(jì)算機(jī)技術(shù)，具有集成程度高，判斷速度快，檢測(cè)靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、故障定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)。在軟件處理上利用了模糊控制理論和通信的噪聲理論，并依據(jù)直流系統(tǒng)的特點(diǎn)優(yōu)化了算法，即使系統(tǒng)有大分布電容的干擾、電磁脈沖干擾和其它噪聲干擾的影響，也能準(zhǔn)確地判斷出接地故障點(diǎn)，為接地故障的查找提供了有力的保障。在硬件的檢測(cè)傳感器，直流信號(hào)檢測(cè)靈敏度高達(dá)0. 1mA，可檢測(cè)150K-500K接地的檢測(cè)靈敏度，使多點(diǎn)接地、環(huán)路接地、絕緣普遍降低等難以解決的問(wèn)題迎刃而解。

 三．裝置主要特點(diǎn)

1.高精度采樣鉗表

該裝置采用了高分辨率（0. 1mA）信號(hào)采樣直流鉗表，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多點(diǎn)接地，高阻接地點(diǎn)的定位；

2. 接地點(diǎn)方向顯示

該裝置具有接地點(diǎn)方向顯示，可以高效快速的處理復(fù)雜支路或環(huán)路中接地點(diǎn)的定位；

3. 具有絕緣指數(shù)顯示功能

絕緣指數(shù)是為分析待測(cè)支路絕緣程度而引入說(shuō)法，以0—100的數(shù)字形式來(lái)反映被測(cè)支路的絕緣程度，數(shù)字越大表示絕緣越差，該指數(shù)結(jié)合高精度鉗表非常有利于多點(diǎn)接地與高阻接地的檢測(cè)。

4. 具有波形顯示功能

所謂波形顯示，即在檢測(cè)過(guò)程中檢測(cè)器所搜索到的信號(hào)發(fā)生器的波形,其在查找接地過(guò)程中有非常重要的作用，合理利用檢測(cè)器中的波形顯示，可以大幅度的提升設(shè)備的檢測(cè)范圍與檢測(cè)精度以判斷的準(zhǔn)確度。

 5. 操作簡(jiǎn)單，使用方便、快速

使用時(shí)只需將鉗表鉗住待測(cè)支路，按一下工作按鍵，3—6S即可完成一條支路的檢測(cè)。

6. 信號(hào)發(fā)生器與檢測(cè)器不受距離限制

在復(fù)雜的直流系統(tǒng)中，信號(hào)發(fā)生器接入點(diǎn)可能與接地查找點(diǎn)有著很長(zhǎng)的一段距離，不過(guò)檢測(cè)器并不受此距離的限制，可以在同一個(gè)系統(tǒng)中的任何一點(diǎn)進(jìn)行查找。

7. 運(yùn)行安全、可靠

信號(hào)發(fā)生器是需要接入直流系統(tǒng)之中的，這就對(duì)設(shè)備的安全性與根據(jù)直流系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，信號(hào)發(fā)生器可智能式產(chǎn)生1.0—5.0mA 的信號(hào)電流，且大功率小于0.2W，適用于各類直流系統(tǒng)，對(duì)直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行、可靠運(yùn)行提供了保障。

 四.裝置主要技術(shù)指標(biāo)

1. 可檢測(cè)接地電阻范圍　

系統(tǒng)電壓為220V時(shí)：　0 -500KΩ

系統(tǒng)電壓為110V時(shí)：　0 -250KΩ

系統(tǒng)電壓為48V時(shí)：　 0 -50KΩ

系統(tǒng)電壓為24V時(shí)：　 0 -10KΩ

3. 檢測(cè)信號(hào)功率 ≤ 0.2W(信號(hào)發(fā)生器輸出功率)

4. 抗對(duì)地分布電容值：

對(duì)地電容單支路≤8uF，系統(tǒng)對(duì)地總電容≤100uF；

5. 適用直流系統(tǒng)電壓：

220V±10%，110V±10%，48V±10%，24V±10%，或用戶提出其它電壓等級(jí)；

 6. 環(huán)境溫度：-35℃～+55℃；

7. 相對(duì)濕度：≤95%      

8. 總質(zhì)量：   2.8kg  

9. 外形尺寸（鋁合金包裝箱）：460x240x120（mm）

武漢華頂電力設(shè)備有限公司編制

發(fā)電機(jī)部件造成一定的危害。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)軸電壓的性質(zhì)作了分析，列舉出對(duì)發(fā)電機(jī)造成損壞的各種情形。在其檢測(cè)手段上，分別對(duì)軸絕緣檢測(cè)法和軸電流測(cè)量法的原理進(jìn)行了分析，對(duì)三峽電站的應(yīng)用效果作了評(píng)估，比較了兩種方HDFE01便攜式直流接地故障查找儀開關(guān)電器用，法的特點(diǎn)優(yōu)劣，提出了應(yīng)用注意事項(xiàng)和優(yōu)化手段。

軸電壓的性質(zhì)與軸絕緣系的必要性由于定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙不均勻以及定子鐵芯的局部磁阻較大、磁路不對(duì)稱等原因，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的定子磁場(chǎng)存在不平衡，這會(huì)使得水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生與軸相交的交變磁通和軸向的感應(yīng)電勢(shì)，即軸電壓HDFE01便攜式直流接地故障查找儀開關(guān)電器用，[1]。對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)，由于機(jī)組轉(zhuǎn)速不高，且通過(guò)設(shè)計(jì)制造和安裝單位對(duì)機(jī)組安裝質(zhì)量的控制，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)該感應(yīng)電勢(shì)對(duì)地不會(huì)太高，發(fā)電機(jī)上端軸軸電壓一般不超過(guò)10 V，三峽電站機(jī)組的軸電壓也大致處于這一水平。為某型水輪發(fā)電機(jī)的軸電壓現(xiàn)場(chǎng)實(shí)錄波形，該型機(jī)因定子磁路設(shè)計(jì)上的問(wèn)題，軸電壓偏高，峰值甚至達(dá)數(shù)十伏。電壓諧波特征明顯，但起主要作用的是基波與三次諧波[2]。以三峽某機(jī)型為例，通過(guò)FFT 分析，(如圖2)當(dāng)機(jī)端壓為額定時(shí)，三次諧波占整個(gè)電壓比例的一半以上。清華大學(xué)與福建省電力系統(tǒng)研究和生產(chǎn)單位合作，也獲取了有價(jià)值的軸電壓頻譜數(shù)據(jù)[3]，結(jié)論與三峽機(jī)型的特征是吻合的。盡管軸電勢(shì)有效值不大，但在發(fā)電機(jī)內(nèi)部各種交變的脈沖磁場(chǎng)的作用下，其峰值可能很高。對(duì)水輪發(fā)電機(jī)而言，由于轉(zhuǎn)子大軸電阻很小，且一般軸承與大軸間只有不到1 mm 的油膜間隙，如軸領(lǐng)與大軸間絕緣破壞，軸電壓將沿軸承和底板形成閉合回路產(chǎn)生軸電流。視瓦面油膜破壞情況，輕則使?jié)櫥土踊M(jìn)一步惡化軸瓦的運(yùn)行環(huán)境，軸承震動(dòng)增大，重則對(duì)軸瓦放電甚至擊穿，對(duì)軸瓦造成電氣侵蝕，灼傷瓦面和鏡板。除了對(duì)瓦面和鏡板造成潛在損壞外，如果軸電流足夠大，還會(huì)磁化大軸。已知發(fā)生過(guò)的故障軸電流系大值可達(dá)數(shù)百安培。有案例[4]表明，某200 MW 汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)生軸承油膜被軸電壓擊穿而受破壞，導(dǎo)致較大軸電流。經(jīng)過(guò)近4個(gè)月的檢修再次起動(dòng)并列時(shí)，由于軸向剩磁太大，轉(zhuǎn)軸成為單極直流發(fā)電機(jī)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的軸電流很快使軸瓦冒煙，被迫再次停機(jī)進(jìn)行嚴(yán)格退磁，才使剩磁降低。正常的軸電壓對(duì)設(shè)備本身并不產(chǎn)生直接危害，只有在軸絕緣破壞后才產(chǎn)生后果。因此，軸絕緣的監(jiān)測(cè)的必要性逐漸成為廣泛共識(shí)。從某種意義上講，軸瓦的破壞程度取決于軸電流的幅值和作用時(shí)間;從運(yùn)行角度來(lái)講，運(yùn)行人員需要隨時(shí)或提前知道軸電流的變化或軸承絕緣的損壞程度。根據(jù)這兩種取向，一次設(shè)備制造廠家就提出各種對(duì)軸絕緣進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法。

 軸絕緣監(jiān)測(cè)方法為了防止軸電流對(duì)潤(rùn)滑油和軸瓦的損害，三峽電站機(jī)組主要采用兩種防范手段。一是從結(jié)構(gòu)上入手，在轉(zhuǎn)子下端對(duì)大軸碳刷接地，在上端軸與上端軸領(lǐng)間加酚醛玻璃板絕緣，以防止軸電流形成回路，同時(shí)限制大軸對(duì)地電位;二是采用軸絕緣監(jiān)測(cè)手段對(duì)軸絕緣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保證在軸電流達(dá)到軸瓦的破壞電流值以前，通知運(yùn)行人員，采取必要的措施。峽機(jī)組的生產(chǎn)廠家分別采用了兩類不同的軸絕緣監(jiān)測(cè)方案。一類監(jiān)測(cè)方案是加裝軸CT，通過(guò)監(jiān)測(cè)軸電流系上端軸絕緣情況;另一類監(jiān)測(cè)方案是采用兩塊SINEAX V604 通用可編程變送器利用姆歐法對(duì)上端軸軸領(lǐng)、軸領(lǐng)與大軸間的銅箔及大軸間的絕緣進(jìn)行分段系，可參見圖4。

2.1 軸CT 電流測(cè)量法通過(guò)軸CT 對(duì)通過(guò)大軸的交流電流的大小進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法是國(guó)內(nèi)機(jī)組制造廠商普遍采用的種方法。軸電流監(jiān)測(cè)裝置能夠通過(guò)軸CT 將發(fā)電機(jī)大軸上產(chǎn)生的軸電流檢測(cè)出來(lái)，并根據(jù)不同的軸電流值發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，從而有效地防止軸電流的破壞，保護(hù)軸承及軸領(lǐng)。同時(shí)，軸電流保護(hù)裝置還可將測(cè)量值轉(zhuǎn)換為電流或電壓