、裝置簡介

       直流系統(tǒng)接地是一種易發(fā)生且對電力系統(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，因為跳閘線圈接直流電源負(fù)極，系統(tǒng)再有一點接地或絕緣不良，可能引起保護(hù)誤動；直流系統(tǒng)負(fù)極接地，系統(tǒng)再有一點接地或絕緣不良，可將跳閘回路或合閘回路短路，造成保護(hù)拒動，此時系統(tǒng)發(fā)生故障，保護(hù)的拒動必然導(dǎo)致系統(tǒng)事故擴(kuò)大，同時還可能燒壞繼電器的觸點或燒保險。

我公司自主設(shè)計制造的HDFE01便攜式直流接地故障查找儀，能夠適用于任何電壓等級的直流系統(tǒng)，配備了高精度的檢測鉗表，通過對多種信號的高效處理大大提高了檢測范圍與抗干擾能力；采用了計算方法和模糊控制理論，將被檢測支路的絕緣程度以絕緣指數(shù)及波形的形式表示出來，充分體現(xiàn)了人工智能的*性；對于接地點位置的斷定，它們更是擁有準(zhǔn)確的判斷力，每次檢測都能夠指出接地點位置相對檢測點的方向，從而快速、準(zhǔn)確地實現(xiàn)環(huán)路接地檢測。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器上的量程對應(yīng)起來就能實現(xiàn)直流接地的檢測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)同時接地、正負(fù)平衡接地、多點接地等疑難故障的準(zhǔn)確檢測，并且還能準(zhǔn)確的顯示系統(tǒng)電壓、對地電壓、接地阻值，真正解決了運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，以可靠的低頻信號方式進(jìn)行檢測，并在現(xiàn)場進(jìn)行了大量的實際應(yīng)用，對系統(tǒng)無任何影響。

二、裝置構(gòu)成及原理

2. 1 裝置的構(gòu)成

該裝置由信號發(fā)生器、故障檢測器和信號采集器（鉗表）三部分組成，信號發(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 自動產(chǎn)生一個低頻小信號，故障檢測器與鉗表獨立于信號發(fā)生器，故障檢測器與鉗表之間使用連接線相連，通過對待檢測支路漏電流信號的采集、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(整個直流系統(tǒng)絕緣電阻小于報警整定值)，直流系統(tǒng)電壓監(jiān)測裝置發(fā)出警報時，將信號發(fā)生器接入直流系統(tǒng)的正、負(fù)母線和地之間。信號發(fā)生器自動判斷直流系統(tǒng)電壓等級，自動判斷接地故障的極性、接地程度，自動分析絕緣監(jiān)測平衡電橋回路接線方式和平衡電橋電阻大小，形成信號輸出的智能反饋，向直流正負(fù)母線和地間，發(fā)射適宜系統(tǒng)檢測，對系統(tǒng)無影響的低頻信號，并實時顯示系統(tǒng)電壓、正對地電壓、負(fù)對地電壓和系統(tǒng)對地絕緣總阻抗。

故障檢測器檢測各回路對地絕緣的直流信號漏電流，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）檢測出接地故障，將故障點準(zhǔn)確定位。

信號發(fā)生器、故障檢測器均采用微計算機技術(shù)，具有集成程度高，判斷速度快，檢測靈敏度高、抗干擾能力強、故障定位準(zhǔn)確等特點。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，為接地故障的查找提供了有力的保障。在硬件的檢測傳感器，直流信號檢測靈敏度高達(dá)0. 1mA，可檢測150K-500K接地的檢測靈敏度，使多點接地、環(huán)路接地、絕緣普遍降低等難以解決的問題迎刃而解。

 三．裝置主要特點

1.高精度采樣鉗表

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

2. 接地點方向顯示

該裝置具有接地點方向顯示，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)是為分析待測支路絕緣程度而引入說法，以0—100的數(shù)字形式來反映被測支路的絕緣程度，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接地與高阻接地的檢測。

4. 具有波形顯示功能

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

 5. 操作簡單，使用方便、快速

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

6. 信號發(fā)生器與檢測器不受距離限制

在復(fù)雜的直流系統(tǒng)中，信號發(fā)生器接入點可能與接地查找點有著很長的一段距離，不過檢測器并不受此距離的限制，可以在同一個系統(tǒng)中的任何一點進(jìn)行查找。

7. 運行安全、可靠

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

 四.裝置主要技術(shù)指標(biāo)

1. 可檢測接地電阻范圍　

系統(tǒng)電壓為220V時：　0 -500KΩ

系統(tǒng)電壓為110V時：　0 -250KΩ

系統(tǒng)電壓為48V時：　 0 -50KΩ

系統(tǒng)電壓為24V時：　 0 -10KΩ

3. 檢測信號功率 ≤ 0.2W(信號發(fā)生器輸出功率)

4. 抗對地分布電容值：

對地電容單支路≤8uF，系統(tǒng)對地總電容≤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；

 6. 環(huán)境溫度：-35℃～+55℃；

7. 相對濕度：≤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)電機部件造成一定的危害。結(jié)合現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)對軸電壓的性質(zhì)作了分析，列舉出對發(fā)電機造成損壞的各種情形。在其檢測手段上，分別對軸絕緣檢測法和軸電流測量法的原理進(jìn)行了分析，對三峽電站的應(yīng)用效果作了評估，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，法的特點優(yōu)劣，提出了應(yīng)用注意事項和優(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、磁路不對稱等原因，導(dǎo)致發(fā)電機的定子磁場存在不平衡，這會使得水輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生與軸相交的交變磁通和軸向的感應(yīng)電勢，即軸電壓HDFE01便攜式直流接地故障查找儀開關(guān)電器用，[1]。對于水輪發(fā)電機，由于機組轉(zhuǎn)速不高，且通過設(shè)計制造和安裝單位對機組安裝質(zhì)量的控制，機組正常運行時該感應(yīng)電勢對地不會太高，發(fā)電機上端軸軸電壓一般不超過10 V，三峽電站機組的軸電壓也大致處于這一水平。為某型水輪發(fā)電機的軸電壓現(xiàn)場實錄波形，該型機因定子磁路設(shè)計上的問題，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]。以三峽某機型為例，通過FFT 分析，(如圖2)當(dāng)機端壓為額定時，三次諧波占整個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，也獲取了有價值的軸電壓頻譜數(shù)據(jù)[3]，結(jié)論與三峽機型的特征是吻合的。盡管軸電勢有效值不大，但在發(fā)電機內(nèi)部各種交變的脈沖磁場的作用下，其峰值可能很高。對水輪發(fā)電機而言，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)一步惡化軸瓦的運行環(huán)境，軸承震動增大，重則對軸瓦放電甚至擊穿，對軸瓦造成電氣侵蝕，灼傷瓦面和鏡板。除了對瓦面和鏡板造成潛在損壞外，如果軸電流足夠大，還會磁化大軸。已知發(fā)生過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)過近4個月的檢修再次起動并列時，由于軸向剩磁太大，轉(zhuǎn)軸成為單極直流發(fā)電機，感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的軸電流很快使軸瓦冒煙，被迫再次停機進(jìn)行嚴(yán)格退磁，才使剩磁降低。正常的軸電壓對設(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)測的必要性逐漸成為廣泛共識。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間;從運行角度來講，運行人員需要隨時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軸絕緣進(jìn)行監(jiān)測的方法。

 軸絕緣監(jiān)測方法為了防止軸電流對潤滑油和軸瓦的損害，三峽電站機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，同時限制大軸對地電位;二是采用軸絕緣監(jiān)測手段對軸絕緣進(jìn)行監(jiān)測，以保證在軸電流達(dá)到軸瓦的破壞電流值以前，通知運行人員，采取必要的措施。峽機組的生產(chǎn)廠家分別采用了兩類不同的軸絕緣監(jiān)測方案。一類監(jiān)測方案是加裝軸CT，通過監(jiān)測軸電流系上端軸絕緣情況;另一類監(jiān)測方案是采用兩塊SINEAX V604 通用可編程變送器利用姆歐法對上端軸軸領(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 電流測量法通過軸CT 對通過大軸的交流電流的大小進(jìn)行監(jiān)測的方法是國內(nèi)機組制造廠商普遍采用的種方法。軸電流監(jiān)測裝置能夠通過軸CT 將發(fā)電機大軸上產(chǎn)生的軸電流檢測出來，并根據(jù)不同的軸電流值發(fā)出相應(yīng)的信號，從而有效地防止軸電流的破壞，保護(hù)軸承及軸領(lǐng)。同時，軸電流保護(hù)裝置還可將測量值轉(zhuǎn)換為電流或電壓