王靚 張文鵬 秦先坤

摘 ? 要：直流系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，其運(yùn)行能力好壞直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。直流系統(tǒng)接地故障是在電力系統(tǒng)中極其常見(jiàn)的電力故障，無(wú)論是正極接地還是負(fù)極接地，都會(huì)造成各種電力故障發(fā)生，嚴(yán)重威脅到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本文以直流系統(tǒng)的接地故障查找儀工作原理為出發(fā)點(diǎn)，分析故障查找儀校準(zhǔn)的方法，為電力工作者維護(hù)電力系統(tǒng)安全高效運(yùn)行提供部分參考。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng) ?故障查找儀 ?校準(zhǔn)方法

中圖分類號(hào)：TM63 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）10（b）-0032-02

電力行業(yè)最常見(jiàn)出現(xiàn)的電流系統(tǒng)為交流電和直流電，直流系統(tǒng)在運(yùn)輸電力的時(shí)候是極容易發(fā)生故障的，甚至?xí)?yán)重威脅到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全。強(qiáng)化對(duì)直流系統(tǒng)故障的排查工作是電力工作者的重要工作之一?？茖W(xué)技術(shù)帶動(dòng)著整個(gè)行業(yè)發(fā)展，故障查找儀在很大程度上足以保證電力系統(tǒng)可以安全高效運(yùn)作，在最短的時(shí)間內(nèi)查找出直流系統(tǒng)發(fā)生的接地故障位置。故障查找儀的組成大體上分為三部分，信號(hào)發(fā)生器，信號(hào)接收器和探頭。無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)際電力行業(yè)，都沒(méi)有形成針對(duì)直流系統(tǒng)接地故障查找儀器校準(zhǔn)的規(guī)章制度和校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。但從在行業(yè)使用中的積極影響來(lái)看，故障查找儀對(duì)發(fā)現(xiàn)直流系統(tǒng)接地故障的精準(zhǔn)度還是很高的。

1 ?直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地的原因

電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，直流系統(tǒng)大多數(shù)是裸露在外界環(huán)境下，從直流系統(tǒng)的構(gòu)成來(lái)看，電纜比較復(fù)雜，且分布的范圍比較廣，極其容易受到外部自然環(huán)境和人文環(huán)境影響。當(dāng)這些因素對(duì)直流系統(tǒng)產(chǎn)生作用的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)直流系統(tǒng)中比較薄弱的元件受到損傷，故障逐漸演變，最終成為誘發(fā)直流系統(tǒng)接地故障的主要原因。對(duì)直流系統(tǒng)出現(xiàn)的接地故障原因可以大體上分為三種類型：

（1）電力工程人員在搭建直流系統(tǒng)的時(shí)候，在二次回路和二次設(shè)備建設(shè)中所使用的絕緣材料在性能方面存在一定的性能缺陷，沒(méi)有得到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求，缺乏必要的絕緣性能。也可能會(huì)因?yàn)槎位芈泛投卧O(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中使用時(shí)間比較長(zhǎng)，缺少必要的維護(hù)導(dǎo)致大量的元件出現(xiàn)老化，從而引發(fā)大量的線路質(zhì)量問(wèn)題。

（2）整個(gè)直流系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，運(yùn)行條件差也是導(dǎo)致出現(xiàn)接地故障的原因之一。直流系統(tǒng)的運(yùn)輸線路所經(jīng)過(guò)的地區(qū)比較廣泛，線路較長(zhǎng)導(dǎo)致受到周圍環(huán)境影響的概率比較大。特別是受到潮濕、陰雨和雷電等自然因素影響較為嚴(yán)重，當(dāng)直流系統(tǒng)線路受到自然因素影響的時(shí)候，會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷對(duì)地絕緣性，進(jìn)而增加線路發(fā)生接地故障的發(fā)生概率。

（3）還有很多小概率事件也會(huì)在一定程度上引起直流系統(tǒng)接地故障。線路周圍擺放雜物或者是人文活動(dòng)都可能會(huì)引發(fā)線路出現(xiàn)接地故障。

2 ?直流系統(tǒng)接地故障查找儀認(rèn)識(shí)

2.1 直流系統(tǒng)接地故障查找儀概念

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，直流系統(tǒng)是最容易發(fā)生故障的電力系統(tǒng)，直流系統(tǒng)絕緣故障和直流互竄故障甚至還有交流竄電故障都是極容易引發(fā)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的問(wèn)題。為了能夠充分地幫助電力人員對(duì)電力故障進(jìn)行預(yù)防，也方便現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作人員能夠在最短的時(shí)間內(nèi)找出電力故障的位置，直流系統(tǒng)接地故障查找儀發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

直流系統(tǒng)接地故障查找儀是以高精度的電流鉗表作為基礎(chǔ)，充分利用線路故障回路當(dāng)中的直流電流差值對(duì)線路出現(xiàn)的故障進(jìn)行快速查找與定位，將快速FFT變換技術(shù)引入到直流故障查找設(shè)備中，能夠快速高效地將電壓等級(jí)直流系統(tǒng)中的各種類型絕緣故障、直流互竄故障和交流竄電故障快速檢測(cè)出來(lái)。如今，電力系統(tǒng)快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程加快，對(duì)電力運(yùn)行的需求也越來(lái)越高，而對(duì)各種類型的直流系統(tǒng)接地故障查找處理要求越來(lái)越高，所以說(shuō)，在對(duì)電力系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)的時(shí)候，選擇一款高精度的直流系統(tǒng)接地故障查找儀至關(guān)重要。

2.2 直流系統(tǒng)接地故障查找儀設(shè)備特點(diǎn)

直流系統(tǒng)接地故障查找儀具有高可靠性的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，查找儀的主系統(tǒng)采用微控制器，設(shè)計(jì)的硬件要嚴(yán)格遵循電力和電磁兼容的相關(guān)技術(shù)要求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將內(nèi)部的裝置采用多出冗余方式設(shè)計(jì)，保證測(cè)試的可靠性。準(zhǔn)備在選材的時(shí)候要充分考慮到材料的精密性，信號(hào)采集單元要以高精度采集器作為基礎(chǔ)，電壓采樣可以采用進(jìn)口模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，準(zhǔn)確測(cè)量電壓與阻抗。在分析儀和測(cè)試儀之間安裝無(wú)線數(shù)傳模塊進(jìn)行通信，處理直流系統(tǒng)中的各類絕緣故障。極高的安全性是查找儀的突出特點(diǎn)，裝置采用微安級(jí)的檢測(cè)信號(hào)配合分辨率的直流檢測(cè)采集器實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)及定位，對(duì)直流系統(tǒng)沒(méi)有產(chǎn)生大的影響。

3 ?直流系統(tǒng)接地故障查找儀的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)

在校準(zhǔn)直流系統(tǒng)時(shí)需要的儀器主要有用于校準(zhǔn)直流電壓的直流標(biāo)準(zhǔn)電壓儀和校準(zhǔn)絕緣電阻的高阻箱，其中對(duì)于直流標(biāo)準(zhǔn)電壓源的技術(shù)要求是要保證其電壓在0.1～400V之間，盡最大的限度控制誤差，將其上下浮動(dòng)控制在0.1%左右。同時(shí)高阻箱也有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，必須要滿足1～1000kΩ，允許的誤差范圍相比較于直流標(biāo)準(zhǔn)電壓源稍加放松，但是也應(yīng)該將浮動(dòng)控制在2%左右。

4 ?直流系統(tǒng)接地故障校準(zhǔn)方法

4.1 校準(zhǔn)直流系統(tǒng)的項(xiàng)目

利用故障測(cè)試儀校準(zhǔn)直流系統(tǒng)，主要的校準(zhǔn)項(xiàng)目有三種，分別是直流電壓、絕緣電阻和接地電阻。

4.2 故障測(cè)試儀校準(zhǔn)方法

4.2.1 故障測(cè)試儀校準(zhǔn)直流電壓

故障測(cè)試儀在校準(zhǔn)直流電壓的時(shí)候，主要的方法是標(biāo)準(zhǔn)電壓源法，直流電壓校準(zhǔn)的接線連接示意圖如圖1所示。

由圖1可以看出，直流系統(tǒng)接地故障查找儀要與直流標(biāo)準(zhǔn)電壓儀相連接，直流標(biāo)準(zhǔn)電壓儀將校準(zhǔn)點(diǎn)電壓輸出，直流系統(tǒng)故障查找儀將直流電壓值進(jìn)行讀取。

4.2.2 故障測(cè)試儀校準(zhǔn)絕緣電阻

利用故障測(cè)試儀校準(zhǔn)絕緣電阻，需要將故障測(cè)試儀、直流標(biāo)準(zhǔn)電壓源和高阻箱三個(gè)設(shè)備進(jìn)行連接。將直流設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)電壓源調(diào)節(jié)到能夠輸出直流電壓達(dá)到啟動(dòng)測(cè)試儀為止，在被校測(cè)試儀中的絕緣電阻測(cè)試范圍內(nèi)，按照為止均勻的選取五個(gè)以上的校準(zhǔn)點(diǎn)，根據(jù)選取的校準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)電阻箱進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到規(guī)定的絕緣電阻示值。具體連接線路如圖2所示。

4.2.3 故障測(cè)試儀校準(zhǔn)支路接地電阻

利用故障測(cè)試儀校準(zhǔn)支路接地電阻，需要連接故障測(cè)試儀、直流標(biāo)準(zhǔn)電壓源和高阻箱，對(duì)輸電線路中的標(biāo)準(zhǔn)直流電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，一直到能夠滿足測(cè)試儀啟動(dòng)為止，在被校測(cè)試儀中的絕緣電阻測(cè)試范圍內(nèi)，按照為止均勻的選取五個(gè)以上的校準(zhǔn)點(diǎn)，按照選取的校準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)電阻箱進(jìn)行調(diào)節(jié)，讓數(shù)值達(dá)到絕緣電阻示值，并及時(shí)將數(shù)值進(jìn)行記錄。故障測(cè)試儀校準(zhǔn)支路接地電阻連接圖如圖3所示。

5 ?結(jié)語(yǔ)

本文綜合分析了直流系統(tǒng)接地故障出現(xiàn)的原因，對(duì)直流系統(tǒng)接地故障查找儀形成了初步認(rèn)識(shí)，了解故障查找儀的特點(diǎn)。同時(shí)給出了故障查找儀的直流電壓、絕緣電阻和接地電阻等參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法，按照這種方法在一定程度上保證儀器準(zhǔn)確性。在國(guó)內(nèi)，目前尚未形成標(biāo)準(zhǔn)的查找儀標(biāo)準(zhǔn)，希望在以后的行業(yè)發(fā)展中有更多的專業(yè)人才根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)和實(shí)際需求，改善行業(yè)局限性。

參考文獻(xiàn)

[1] 費(fèi)萬(wàn)民，張艷莉，吳兆麟.電力系統(tǒng)中直流接地電阻檢測(cè)的新原理[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2016（6）：54-56.

[2] 李冬輝，賈巍.基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)融合的直流系統(tǒng)故障檢測(cè)方法及實(shí)現(xiàn)[J].繼電器，2015（22）：11-14.

[3] 羅志平，熊迪，謝智浩.變電站中直流系統(tǒng)存在的環(huán)網(wǎng)問(wèn)題及解決辦法[J].繼電器，2018（3）：76-79.

[4] 王松楠，孟憲彬，王懷科.直流系統(tǒng)絕緣檢測(cè)新方法的研究[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（12）：37-39.