、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后，可用本設備對接地點進行定位，HDJD-200W架空線小電流接地故障定位儀是一套便攜設備，可進行多條線路的故障定位。整套設備由發(fā)射機、傳感器、接收機及附件組成。在故障線路停運后，由發(fā)射機向線路施加超低頻高壓信號使故障重現(xiàn)，在線路沿途用絕緣桿將傳感器掛在線路上檢測信號，并通過無線方式向地面上的接收機傳輸數(shù)據(jù)，接收機顯示測量結果。在故障點前，電流持續(xù)存在，故障點后，電流消失。可先進行粗略分段，再定點，從而快速確定故障位置。

二、功能特點

1.  適用于小電流接地系統(tǒng)配電網(wǎng)，檢測架空線路的單相金屬性接地、經電弧接地、經過渡電阻接地等多種故障。

2.  在線路停運后進行定位，特別適用于有電纜分支的故障線路。

3.  施加高壓信號使故障重現(xiàn)，電流信號穩(wěn)定，易于檢測。

4.  超低頻信號避免系統(tǒng)分布電容影響，能對高阻值故障進行定位。

5.  發(fā)射機安全特性：高壓啟動閉鎖功能、輸出允許直接短路。

6.  傳感器使用高靈敏度傳感器，開口設計，無需閉合，方便在線路上掛接。

7.  傳感器和接收機無線通訊傳輸，安全可靠。

8.  發(fā)射機可使用市電、發(fā)電機供電，傳感器和接收機干電池供電。

9.  發(fā)射機體積小，重量輕；傳感器為體積重量小化設計，方便沿線掛接；接收機為手持式設計。

10.  接收機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、技術指標  

1. 定位精度：0.2米。

2. 發(fā)射機輸出特性：

(1)  輸出頻率1Hz

(2)  開路電壓： 基波有效值0~2800V，

（脈動直流，峰值8kV，相當于10kV線路的相電壓峰值）；

(3)  短路電流： 基波有效值0~35mA（脈動直流，峰值100mA）

3. 傳感器與接收機的無線通訊距離：不小于100m。

4. 發(fā)射機電源：AC 220V市電，可接發(fā)電機（輸出功率≥1500W）。

5. 發(fā)射機功率：功率900W。

6. 傳感器電源：3節(jié)5號堿性干電池。

7. 接收機電源：5節(jié)5號堿性干電池。

8. 體積：

發(fā)射機417×234×318mm；傳感器180×100×35mm；接收機205 ×100×35mm

9. 質量：發(fā)射機16.8kg；傳感器0.45kg；接收機0.45 kg

10.    使用條件：溫度:-10℃－40℃，濕度5-90％RH，海拔<4500m。

第二章 設備組成

本設備包括發(fā)射機、傳感器、接收機及相關附件：發(fā)射機的接線盤、輸出連接線、掛線桿、電源線及保護地線，傳感器的掛線桿等組成。

一、發(fā)射機

       發(fā)射機用于向故障線路施加超低頻脈動直流信號使接地故障復現(xiàn)，電流由發(fā)射機輸出，流經故障線路，在接地點入地并返回發(fā)射機。

       其中：

1.    電源插座、保險管、電源開關：用于連接220V電源線，更換保險管，以及進行電源的開關。

2.    高壓合按鈕：電源開關打開之后，需要電壓調整在零位時，按“高壓合”按鈕，設備才有高壓信號輸出。

3.    高壓分按鈕：用于停止設備輸出。

4.    零位指示：用于指示調壓旋鈕處在零位。

5.    保護指示：用于指示設備進入保護狀態(tài)。該指示燈亮時，表示設備處于保護閉鎖狀態(tài)，設備停止信號輸出。調整“輸出調整”旋鈕至零位，復位該指示燈。

6.    輸出調整旋鈕：用于調整輸出電流、電壓大小。該旋鈕只有在零位時（零位指示燈亮），才能按“高壓合”按鈕啟動發(fā)射機正常輸出信號。

7.    保護電流：用于指示設備輸入電流的大小，如輸入電流大于保護定值4A，則內部保護電路動作，設備停止工作。此時需要將電壓調整旋鈕調至零位后復位保護電路，然后重新調整電流大小。

8.    輸出電壓：用于指示設備輸出電壓的大小

9.    保護地端子：用于連接保護地線，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)場情況，可使用短連接線夾在開關柜的線路側；若必須接在架空的線路上，則選用接線盤裝的長連接線，并用掛線桿掛在故障線路上。

11.  測試地插座：接工作接地線，接大地網(wǎng)。

 二、傳感器

傳感器用于掛在故障線路的沿線檢測電流信號，并通過無線方式向地面上的接收機傳輸數(shù)據(jù)。

三、接收機

接收機用于在地面接收傳感器的無線傳輸數(shù)據(jù)，并在液晶屏上顯示測量結果。 

第三章 使用方法

一、工作原理

      在故障線路停運后，首先由發(fā)射機向線路施加電壓使故障重現(xiàn)。電流由發(fā)射機發(fā)出，流經故障線路，在接地點入地并通過大地返回發(fā)射機。

發(fā)射機輸出為脈動直流信號，頻率為超低頻1Hz，頻率越低則受系統(tǒng)分布電容的影響越小。理論上講純直流信號抗分布電容影響的能力，但使用純直流信號很難避免地磁影響，經過理論計算和實際驗證，1Hz信號已能滿足絕大多數(shù)現(xiàn)場測試需求。

發(fā)射機的輸出限制電壓為8kV，相當于10kV線路的相電壓峰值。若電壓過高則超過線路耐壓等級，可能損壞線路（尤其是接入的分支電纜）的主絕緣；過低則可能無法使故障復現(xiàn)。此限壓值可根據(jù)用戶特殊要求進行工廠整定。

在線路沿線，將傳感器通過絕緣桿掛接在線路上檢測電流。傳感器采用高靈敏度傳感器，其磁路無需閉合，在很大程度上方便了掛、取操作。傳感器檢測線路上的電流，自動進行調零操作，將模擬信號轉成數(shù)字信號后通過無線方式向外傳送。

在地面上的接收機接收傳感器發(fā)送的無線信號，在液晶屏上直觀顯示測量結果。在故障點前，電流持續(xù)存在，故障點后，電流消失。可先進行粗略分段，再定點，從而快速確定故障位置。

二、發(fā)射機操作

1.    接線：

首先將故障線路的開關斷開；發(fā)射機電源接220V市電；保護地線接“保護地”端子和大地網(wǎng)；測試地線（帶黑色夾鉗的高壓導線）接“測試地”插座和大地網(wǎng)；至于接故障線路的輸出線，可根據(jù)現(xiàn)場情況，使用短連接線（帶紅色夾鉗的高壓導線）接“線路”端子和開關柜的線路側，若必須接在架空的線路上，則選用接線盤裝的長連接線，其高壓插頭接“線路”端子，其另一端的線鼻壓接在絕緣掛線桿的接線柱上，再將掛線桿掛在故障線路上。

注意：在需要測試的故障線路全長范圍內，均不能掛接地線！

武漢華頂電力設備有限公司版權

當有交變的電流流過穿過線圈中心的導體時，會產生交變的磁場。副邊線圈與被測電流產生的磁通相交鏈，整個羅氏線圈副邊產生的磁鏈正比于導體中流過的電流大小。變化的磁鏈產生電動勢，且電動勢的大小與磁鏈的變化率成正比。令流過導體的電流為，線圈副邊感應出的電動勢為，基于安培環(huán)路定律和法拉第電磁感應定律，可由Maxwell方程^[8]解得：（5-1）

其中M為羅氏線圈的互感系數(shù)。

根據(jù)羅氏線圈負載的不同，線圈可分為外積分式和自積分式^[9]。外積分式羅氏線圈又稱作窄帶型電流傳感器，具有較好的抗干擾能力。當采用外積分式羅氏線圈時，為得到電流的波形，線圈的輸出通常需要經過無源RC外積分電路、由運放構成的有源外積分電路，以及數(shù)自積分電路等負載。外積分式羅氏線圈受積分電路頻率性能影響較大，測量頻率上限受到限制，一般用于測量兆赫茲以下的中低頻率電流。自積分式羅氏線圈又稱作寬帶型電流傳感器，具有相對較寬的檢測頻帶。由于其直接采用積分電阻，因此頻率響應較快，適用于測量上升時間較短的脈沖電流信號。

羅氏線圈根據(jù)其結構不同可分為撓性羅氏線圈、剛性羅氏線圈和PCB型羅氏線圈^[10-11]。撓性羅氏線圈以能夠*的撓性材料作為線圈骨架，將導線均勻繞在骨架上。測量時將骨架彎曲成一個閉合的環(huán)，使通電導體沖線圈中心穿過。這種線圈使用方便，但測量精確度低、穩(wěn)定性不高。剛性羅氏線圈采用剛性結構線圈骨架，在結構上更容易使得繞線能夠均勻分布，大大提高了抗外磁場干擾的能力，從而提高了測量的精確度。這種線圈的測量精確度和可靠性較高，但在實際使用中會受到現(xiàn)場安裝條件的限制。PCB型羅氏線圈是一種基于印刷電路板（PCB）骨架的羅氏線圈，相比傳統(tǒng)的羅氏線圈，其線圈密度、骨架截面積以及線圈截面與中心線的垂直程度都有極大提高，是一種高精度的羅氏線圈。這種線圈現(xiàn)在還處于起步階段，其實際應用還有一定的距頻局部放電檢測基本原理

用于局部放電檢測的羅氏線圈稱為高頻電流傳感器，其有效的頻率檢測范圍一般為3MHz～30MHz。由于所測量的局部放電信號是微小的高頻電流信號，傳感器需要在較寬的頻帶內有較高的靈敏度。因此HFCT選用高磁導率的磁芯作為線圈骨架，并通常采用自積分式線圈結構^[13]。使用HFCT進行局部放電檢測的等效電路圖如圖 5-2所示。其中為被測導體中流過的局部放電脈沖電流，M為被喀什市架空線小電流接地故障定位儀出廠價測導體與HFCT線圈之間的互感，L_s為線圈的自感，R_s為線圈的等效電阻，C_s為線圈的等效雜散電容，R為負載積分電阻，u_o(t)為HFCT傳感器的輸出電壓信號。

高頻電流傳感器局部放電檢測等效電路圖

在傳感器參數(shù)滿足自積分條件的情況下，忽略雜散電容C_s，計算可得系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為^[1 （5-2）

其中N為線圈的繞線匝數(shù)。

因此，在滿足自積分條件的一段有效頻帶內，HFCT的傳遞函數(shù)是與頻率無關的常數(shù)。并且，HFCT的靈敏度與繞線匝數(shù)N成反比，與積分電阻R成正比。

事實上，在高頻段C_s的影響是不能忽略的。在考慮C_s影響的情況下，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H(S)為：

      （5-3）

HFCT等效電路類似于高頻小信號并聯(lián)諧振回路，采用高頻小信號并聯(lián)諧振回路理論分析可得電流傳感器的頻帶為：

下限截止頻率：              （5-4）上限截止頻率：                （5-5）

在實際使用中，一般希望HFCT有盡喀什市架空線小電流接地故障定位儀出廠價可能高的靈敏度，并且在較寬的頻帶范圍內有平滑的幅頻響應曲線。同時要求HFCT有較強的