、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(guò)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。可先進(jìn)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(guò)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)。

 二、傳感器

傳感器用于掛在故障線路的沿線檢測(cè)電流信號(hào)，并通過(guò)無(wú)線方式向地面上的接收機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。

三、接收機(jī)

接收機(jī)用于在地面接收傳感器的無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，并在液晶屏上顯示測(cè)量結(jié)果。 

第三章 使用方法

一、工作原理

      在故障線路停運(yùn)后，首先由發(fā)射機(jī)向線路施加電壓使故障重現(xiàn)。電流由發(fā)射機(jī)發(fā)出，流經(jīng)故障線路，在接地點(diǎn)入地并通過(guò)大地返回發(fā)射機(jī)。

發(fā)射機(jī)輸出為脈動(dòng)直流信號(hào)，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(hào)抗分布電容影響的能力，但使用純直流信號(hào)很難避免地磁影響，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算和實(shí)際驗(yàn)證，1Hz信號(hào)已能滿足絕大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試需求。

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

在線路沿線，將傳感器通過(guò)絕緣桿掛接在線路上檢測(cè)電流。傳感器采用高靈敏度傳感器，其磁路無(wú)需閉合，在很大程度上方便了掛、取操作。傳感器檢測(cè)線路上的電流，自動(dòng)進(jìn)行調(diào)零操作，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)后通過(guò)無(wú)線方式向外傳送。

在地面上的接收機(jī)接收傳感器發(fā)送的無(wú)線信號(hào)，在液晶屏上直觀顯示測(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。可先進(jìn)行粗略分段，再定點(diǎn)，從而快速確定故障位置。

二、發(fā)射機(jī)操作

1.    接線：

首先將故障線路的開關(guān)斷開；發(fā)射機(jī)電源接220V市電；保護(hù)地線接“保護(hù)地”端子和大地網(wǎng)；測(cè)試地線（帶黑色夾鉗的高壓導(dǎo)線）接“測(cè)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(chǎng)情況，使用短連接線（帶紅色夾鉗的高壓導(dǎo)線）接“線路”端子和開關(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，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(cè)試的故障線路全長(zhǎng)范圍內(nèi)，均不能掛接地線！

武漢華頂電力設(shè)備有限公司版權(quán)

當(dāng)有交變的電流流過(guò)穿過(guò)線圈中心的導(dǎo)體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)。副邊線圈與被測(cè)電流產(chǎn)生的磁通相交鏈，整個(gè)羅氏線圈副邊產(chǎn)生的磁鏈正比于導(dǎo)體中流過(guò)的電流大小。變化的磁鏈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，且電動(dòng)勢(shì)的大小與磁鏈的變化率成正比。令流過(guò)導(dǎo)體的電流為，線圈副邊感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)為，基于安培環(huán)路定律和法拉第電磁感應(yīng)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(fù)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(dāng)采用外積分式羅氏線圈時(shí)，為得到電流的波形，線圈的輸出通常需要經(jīng)過(guò)無(wú)源RC外積分電路、由運(yùn)放構(gòu)成的有源外積分電路，以及數(shù)自積分電路等負(fù)載。外積分式羅氏線圈受積分電路頻率性能影響較大，測(cè)量頻率上限受到限制，一般用于測(cè)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(duì)較寬的檢測(cè)頻帶。由于其直接采用積分電阻，因此頻率響應(yīng)較快，適用于測(cè)量上升時(shí)間較短的脈沖電流信號(hào)。

羅氏線圈根據(jù)其結(jié)構(gòu)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(dǎo)線均勻繞在骨架上。測(cè)量時(shí)將骨架彎曲成一個(gè)閉合的環(huán)，使通電導(dǎo)體沖線圈中心穿過(guò)。這種線圈使用方便，但測(cè)量精確度低、穩(wěn)定性不高。剛性羅氏線圈采用剛性結(jié)構(gòu)線圈骨架，在結(jié)構(gòu)上更容易使得繞線能夠均勻分布，大大提高了抗外磁場(chǎng)干擾的能力，從而提高了測(cè)量的精確度。這種線圈的測(cè)量精確度和可靠性較高，但在實(shí)際使用中會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)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(shí)際應(yīng)用還有一定的距頻局部放電檢測(cè)基本原理

用于局部放電檢測(cè)的羅氏線圈稱為高頻電流傳感器，其有效的頻率檢測(cè)范圍一般為3MHz～30MHz。由于所測(cè)量的局部放電信號(hào)是微小的高頻電流信號(hào)，傳感器需要在較寬的頻帶內(nèi)有較高的靈敏度。因此HFCT選用高磁導(dǎo)率的磁芯作為線圈骨架，并通常采用自積分式線圈結(jié)構(gòu)^[13]。使用HFCT進(jìn)行局部放電檢測(cè)的等效電路圖如圖 5-2所示。其中為被測(cè)導(dǎo)體中流過(guò)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(jià)測(cè)導(dǎo)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(fù)載積分電阻，u_o(t)為HFCT傳感器的輸出電壓信號(hào)。

高頻電流傳感器局部放電檢測(cè)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(jì)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(nèi)，HFCT的傳遞函數(shù)是與頻率無(wú)關(guān)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(shí)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(hào)并聯(lián)諧振回路，采用高頻小信號(hào)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(shí)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(jià)可能高的靈敏度，并且在較寬的頻帶范圍內(nèi)有平滑的幅頻響應(yīng)曲線。同時(shí)要求HFCT有較強(qiáng)的