直流系統接地故障查找儀校準方法的探究

王靚 張文鵬 秦先坤

摘 ? 要：直流系統作為電力系統的重要組成部分，其運行能力好壞直接關系到整個電力系統的服務質量。直流系統接地故障是在電力系統中極其常見的電力故障，無論是正極接地還是負極接地，都會造成各種電力故障發生，嚴重威脅到電力系統的正常運行。本文以直流系統的接地故障查找儀工作原理為出發點，分析故障查找儀校準的方法，為電力工作者維護電力系統安全高效運行提供部分參考。

關鍵詞：直流系統 ?故障查找儀 ?校準方法

中圖分類號：TM63 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）10（b）-0032-02

電力行業最常見出現的電流系統為交流電和直流電，直流系統在運輸電力的時候是極容易發生故障的，甚至會嚴重威脅到整個電力系統的安全。強化對直流系統故障的排查工作是電力工作者的重要工作之一?？茖W技術帶動著整個行業發展，故障查找儀在很大程度上足以保證電力系統可以安全高效運作，在最短的時間內查找出直流系統發生的接地故障位置。故障查找儀的組成大體上分為三部分，信號發生器，信號接收器和探頭。無論國內還是國際電力行業，都沒有形成針對直流系統接地故障查找儀器校準的規章制度和校準標準。但從在行業使用中的積極影響來看，故障查找儀對發現直流系統接地故障的精準度還是很高的。

1 ?直流系統出現接地的原因

電力系統在運行過程中，直流系統大多數是裸露在外界環境下，從直流系統的構成來看，電纜比較復雜，且分布的范圍比較廣，極其容易受到外部自然環境和人文環境影響。當這些因素對直流系統產生作用的時候，會導致整個直流系統中比較薄弱的元件受到損傷，故障逐漸演變，最終成為誘發直流系統接地故障的主要原因。對直流系統出現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的時候，在二次回路和二次設備建設中所使用的絕緣材料在性能方面存在一定的性能缺陷，沒有得到設計的標準要求，缺乏必要的絕緣性能。也可能會因為二次回路和二次設備在運行的過程中使用時間比較長，缺少必要的維護導致大量的元件出現老化，從而引發大量的線路質量問題。

（2）整個直流系統的運行環境比較惡劣，運行條件差也是導致出現接地故障的原因之一。直流系統的運輸線路所經過的地區比較廣泛，線路較長導致受到周圍環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重，當直流系統線路受到自然因素影響的時候，會嚴重損傷對地絕緣性，進而增加線路發生接地故障的發生概率。

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

2 ?直流系統接地故障查找儀認識

2.1 直流系統接地故障查找儀概念

在電力系統運行中，直流系統是最容易發生故障的電力系統，直流系統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電力系統出現故障的問題。為了能夠充分地幫助電力人員對電力故障進行預防，也方便現場維護工作人員能夠在最短的時間內找出電力故障的位置，直流系統接地故障查找儀發揮著至關重要的作用。

直流系統接地故障查找儀是以高精度的電流鉗表作為基礎，充分利用線路故障回路當中的直流電流差值對線路出現的故障進行快速查找與定位，將快速FFT變換技術引入到直流故障查找設備中，能夠快速高效地將電壓等級直流系統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出來。如今，電力系統快速發展和城鎮化發展進程加快，對電力運行的需求也越來越高，而對各種類型的直流系統接地故障查找處理要求越來越高，所以說，在對電力系統建設和維護的時候，選擇一款高精度的直流系統接地故障查找儀至關重要。

2.2 直流系統接地故障查找儀設備特點

直流系統接地故障查找儀具有高可靠性的設計特點，查找儀的主系統采用微控制器，設計的硬件要嚴格遵循電力和電磁兼容的相關技術要求和設計標準，將內部的裝置采用多出冗余方式設計，保證測試的可靠性。準備在選材的時候要充分考慮到材料的精密性，信號采集單元要以高精度采集器作為基礎，電壓采樣可以采用進口模數轉換芯片，準確測量電壓與阻抗。在分析儀和測試儀之間安裝無線數傳模塊進行通信，處理直流系統中的各類絕緣故障。極高的安全性是查找儀的突出特點，裝置采用微安級的檢測信號配合分辨率的直流檢測采集器實現故障檢測及定位，對直流系統沒有產生大的影響。

3 ?直流系統接地故障查找儀的計量標準

在校準直流系統時需要的儀器主要有用于校準直流電壓的直流標準電壓儀和校準絕緣電阻的高阻箱，其中對于直流標準電壓源的技術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，將其上下浮動控制在0.1%左右。同時高阻箱也有相應的技術標準，必須要滿足1～1000kΩ，允許的誤差范圍相比較于直流標準電壓源稍加放松，但是也應該將浮動控制在2%左右。

4 ?直流系統接地故障校準方法

4.1 校準直流系統的項目

利用故障測試儀校準直流系統，主要的校準項目有三種，分別是直流電壓、絕緣電阻和接地電阻。

4.2 故障測試儀校準方法

4.2.1 故障測試儀校準直流電壓

故障測試儀在校準直流電壓的時候，主要的方法是標準電壓源法，直流電壓校準的接線連接示意圖如圖1所示。

由圖1可以看出，直流系統接地故障查找儀要與直流標準電壓儀相連接，直流標準電壓儀將校準點電壓輸出，直流系統故障查找儀將直流電壓值進行讀取。

4.2.2 故障測試儀校準絕緣電阻

利用故障測試儀校準絕緣電阻，需要將故障測試儀、直流標準電壓源和高阻箱三個設備進行連接。將直流設備的標準電壓源調節到能夠輸出直流電壓達到啟動測試儀為止，在被校測試儀中的絕緣電阻測試范圍內，按照為止均勻的選取五個以上的校準點，根據選取的校準點對電阻箱進行調節，達到規定的絕緣電阻示值。具體連接線路如圖2所示。

4.2.3 故障測試儀校準支路接地電阻

利用故障測試儀校準支路接地電阻，需要連接故障測試儀、直流標準電壓源和高阻箱，對輸電線路中的標準直流電壓進行調節，一直到能夠滿足測試儀啟動為止，在被校測試儀中的絕緣電阻測試范圍內，按照為止均勻的選取五個以上的校準點，按照選取的校準點對電阻箱進行調節，讓數值達到絕緣電阻示值，并及時將數值進行記錄。故障測試儀校準支路接地電阻連接圖如圖3所示。

5 ?結語

本文綜合分析了直流系統接地故障出現的原因，對直流系統接地故障查找儀形成了初步認識，了解故障查找儀的特點。同時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的標準方法，按照這種方法在一定程度上保證儀器準確性。在國內，目前尚未形成標準的查找儀標準，希望在以后的行業發展中有更多的專業人才根據設備特點和實際需求，改善行業局限性。

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