概述
HDJD-200W架空線小電流接地故障定位儀，適用于小電流接地系統(tǒng)架空線路，在線路發(fā)生單相接地故障而停運(yùn)后，可用本設(shè)備對(duì)接地點(diǎn)進(jìn)行定位，HDJD-200W架空線小電流接地故障定位儀是一套便攜設(shè)備，可進(jìn)行多條線路的故障定位。整套設(shè)備由發(fā)射機(jī)、傳感器、接收機(jī)及附件組成。在故障線路停運(yùn)后，由發(fā)射機(jī)向線路施加超低頻高壓信號(hào)使故障重現(xiàn)，在線路沿途用絕緣桿將傳感器掛在線路上檢測(cè)信號(hào)，并通過無(wú)線方式向地面上的接收機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，接收機(jī)顯示測(cè)量結(jié)果。在故障點(diǎn)前，電流持續(xù)存在，故障點(diǎn)后，電流消失。可行粗略分段，再定點(diǎn)，從而快速確定故障位置。
二、功能特點(diǎn)
1. 適用于小電流接地系統(tǒng)配電網(wǎng)，檢測(cè)架空線路的單相金屬性接地、經(jīng)電弧接地、經(jīng)過渡電阻接地等多種故障。
2. 在線路停運(yùn)后進(jìn)行定位，特別適用于有電纜分支的故障線路。
3. 施加高壓信號(hào)使故障重現(xiàn)，電流信號(hào)穩(wěn)定，易于檢測(cè)。
4. 超低頻信號(hào)避免系統(tǒng)分布電容影響，能對(duì)高阻值故障進(jìn)行定位。
5. 發(fā)射機(jī)安全特性：高壓?jiǎn)?dòng)閉鎖功能、輸出允許直接短路。
6. 傳感器使用高靈敏度傳感器，開口設(shè)計(jì)，無(wú)需閉合，方便在線路上掛接。
7. 傳感器和接收機(jī)無(wú)線通訊傳輸，安全可靠。
8. 發(fā)射機(jī)可使用市電、發(fā)電機(jī)供電，傳感器和接收機(jī)干電池供電。
9. 發(fā)射機(jī)體積小，重量輕；傳感器為體積重量小化設(shè)計(jì)，方便沿線掛接；接收機(jī)為手持式設(shè)計(jì)。
10. 接收機(jī)采用大屏幕液晶顯示器，顯示傳感器狀態(tài)、電流波形和電流值。
三、技術(shù)指標(biāo)
1. 定位精度：0.2米。
2. 發(fā)射機(jī)輸出特性：
(1) 輸出頻率1Hz
(2) 開路電壓： 基波有效值0~2800V，
（脈動(dòng)直流，峰值8kV，相當(dāng)于10kV線路的相電壓峰值）；
(3) 短路電流： 基波有效值0~35mA（脈動(dòng)直流，峰值100mA）
3. 傳感器與接收機(jī)的無(wú)線通訊距離：不小于100m。
4. 發(fā)射機(jī)電源：AC 220V市電，可接發(fā)電機(jī)（輸出功率≥1500W）。
5. 發(fā)射機(jī)功率：功率900W。
6. 傳感器電源：3節(jié)5號(hào)堿性干電池。
7. 接收機(jī)電源：5節(jié)5號(hào)堿性干電池。
8. 體積：
發(fā)射機(jī)417×234×318mm；傳感器180×100×35mm；接收機(jī)205 ×100×35mm
9. 質(zhì)量：發(fā)射機(jī)16.8kg；傳感器0.45kg；接收機(jī)0.45 kg
10. 使用條件：溫度:-10℃－40℃，濕度5-90％RH，海拔<4500m。
第二章 設(shè)備組成
本設(shè)備包括發(fā)射機(jī)、傳感器、接收機(jī)及相關(guān)附件：發(fā)射機(jī)的接線盤、輸出連接線、掛線桿、電源線及保護(hù)地線，傳感器的掛線桿等組成。
一、發(fā)射機(jī)
發(fā)射機(jī)用于向故障線路施加超低頻脈動(dòng)直流信號(hào)使接地故障復(fù)現(xiàn)，電流由發(fā)射機(jī)輸出，流經(jīng)故障線路，在接地點(diǎn)入地并返回發(fā)射機(jī)。
其中：
1. 電源插座、保險(xiǎn)管、電源開關(guān)：用于連接220V電源線，更換保險(xiǎn)管，以及進(jìn)行電源的開關(guān)。
2. 高壓合按鈕：電源開關(guān)打開之后，需要電壓調(diào)整在零位時(shí)，按“高壓合”按鈕，設(shè)備才有高壓信號(hào)輸出。
3. 高壓分按鈕：用于停止設(shè)備輸出。
4. 零位指示：用于指示調(diào)壓旋鈕處在零位。
5. 保護(hù)指示：用于指示設(shè)備進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。該指示燈亮?xí)r，表示設(shè)備處于保護(hù)閉鎖狀態(tài)，設(shè)備停止信號(hào)輸出。調(diào)整“輸出調(diào)整”旋鈕至零位，復(fù)位該指示燈。
6. 輸出調(diào)整旋鈕：用于調(diào)整輸出電流、電壓大小。該旋鈕只有在零位時(shí)（零位指示燈亮），才能按“高壓合”按鈕啟動(dòng)發(fā)射機(jī)正常輸出信號(hào)。
7. 保護(hù)電流：用于指示設(shè)備輸入電流的大小，如輸入電流大于保護(hù)定值4A，則內(nèi)部保護(hù)電路動(dòng)作，設(shè)備停止工作。此時(shí)需要將電壓調(diào)整旋鈕調(diào)至零位后復(fù)位保護(hù)電路，然后重新調(diào)整電流大小。
8. 輸出電壓：用于指示設(shè)備輸出電壓的大小
9. 保護(hù)地端子：用于連接保護(hù)地線，接大地網(wǎng)。
10. 高壓輸出插座：用于連接故障線路。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，可使用短連接線夾在開關(guān)柜的線路側(cè)；若必須接在架空的線路上，則選用接線盤裝的長(zhǎng)連接線，并用掛線桿掛在故障線路上。
11. 測(cè)試地插座：接工作接地線，接大地網(wǎng)。
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[1]。對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)，由于機(jī)組轉(zhuǎn)速不高，且通過設(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。架空線小電流接地故障定位儀開關(guān)電器用適用于
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)方案是架空線小電流接地故障定位儀開關(guān)電器用適用于加裝軸CT，通過監(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)量法通過軸CT 對(duì)通過大軸的交流電流的大小進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方
