、概述

HDJD-200W架空线小电流接地故障定位仪，适用于小电流接地系统架空线路，在线路发生单相接地故障而停运后，可用本设备对接地点进行定位，HDJD-200W架空线小电流接地故障定位仪是一套便携设备，可进行多条线路的故障定位。整套设备由发射机、传感器、接收机及附件组成。在故障线路停运后，由发射机向线路施加超低频高压信号使故障重现，在线路沿途用绝缘杆将传感器挂在线路上检测信号，并通过无线方式向地面上的接收机传输数据，接收机显示测量结果。在故障点前，电流持续存在，故障点后，电流消失。可先进行粗略分段，再定点，从而快速确定故障位置。

二、功能特点

1.  适用于小电流接地系统配电网，检测架空线路的单相金属性接地、经电弧接地、经过渡电阻接地等多种故障。

2.  在线路停运后进行定位，特别适用于有电缆分支的故障线路。

3.  施加高压信号使故障重现，电流信号稳定，易于检测。

4.  超低频信号避免系统分布电容影响，能对高阻值故障进行定位。

5.  发射机安全特性：高压启动闭锁功能、输出允许直接短路。

6.  传感器使用高灵敏度传感器，开口设计，无需闭合，方便在线路上挂接。

7.  传感器和接收机无线通讯传输，安全可靠。

8.  发射机可使用市电、发电机供电，传感器和接收机干电池供电。

9.  发射机体积小，重量轻；传感器为体积重量小化设计，方便沿线挂接；接收机为手持式设计。

10.  接收机采用大屏幕液晶显示器，显示传感器状态、电流波形和电流值。

三、技术指标  

1. 定位精度：0.2米。

2. 发射机输出特性：

(1)  输出频率1Hz

(2)  开路电压： 基波有效值0~2800V，

（脉动直流，峰值8kV，相当于10kV线路的相电压峰值）；

(3)  短路电流： 基波有效值0~35mA（脉动直流，峰值100mA）

3. 传感器与接收机的无线通讯距离：不小于100m。

4. 发射机电源：AC 220V市电，可接发电机（输出功率≥1500W）。

5. 发射机功率：功率900W。

6. 传感器电源：3节5号碱性干电池。

7. 接收机电源：5节5号碱性干电池。

8. 体积：

发射机417×234×318mm；传感器180×100×35mm；接收机205 ×100×35mm

9. 质量：发射机16.8kg；传感器0.45kg；接收机0.45 kg

10.    使用条件：温度:-10℃－40℃，湿度5-90％RH，海拔<4500m。

第二章 设备组成

本设备包括发射机、传感器、接收机及相关附件：发射机的接线盘、输出连接线、挂线杆、电源线及保护地线，传感器的挂线杆等组成。

一、发射机

       发射机用于向故障线路施加超低频脉动直流信号使接地故障复现，电流由发射机输出，流经故障线路，在接地点入地并返回发射机。

       其中：

1.    电源插座、保险管、电源开关：用于连接220V电源线，更换保险管，以及进行电源的开关。

2.    高压合按钮：电源开关打开之后，需要电压调整在零位时，按“高压合”按钮，设备才有高压信号输出。

3.    高压分按钮：用于停止设备输出。

4.    零位指示：用于指示调压旋钮处在零位。

5.    保护指示：用于指示设备进入保护状态。该指示灯亮时，表示设备处于保护闭锁状态，设备停止信号输出。调整“输出调整”旋钮至零位，复位该指示灯。

6.    输出调整旋钮：用于调整输出电流、电压大小。该旋钮只有在零位时（零位指示灯亮），才能按“高压合”按钮启动发射机正常输出信号。

7.    保护电流：用于指示设备输入电流的大小，如输入电流大于保护定值4A，则内部保护电路动作，设备停止工作。此时需要将电压调整旋钮调至零位后复位保护电路，然后重新调整电流大小。

8.    输出电压：用于指示设备输出电压的大小

9.    保护地端子：用于连接保护地线，接大地网。

10.  高压输出插座：用于连接故障线路。根据现场情况，可使用短连接线夹在开关柜的线路侧；若必须接在架空的线路上，则选用接线盘装的长连接线，并用挂线杆挂在故障线路上。

11.  测试地插座：接工作接地线，接大地网。

 二、传感器

传感器用于挂在故障线路的沿线检测电流信号，并通过无线方式向地面上的接收机传输数据。

三、接收机

接收机用于在地面接收传感器的无线传输数据，并在液晶屏上显示测量结果。 

第三章 使用方法

一、工作原理

      在故障线路停运后，首先由发射机向线路施加电压使故障重现。电流由发射机发出，流经故障线路，在接地点入地并通过大地返回发射机。

发射机输出为脉动直流信号，频率为超低频1Hz，频率越低则受系统分布电容的影响越小。理论上讲纯直流信号抗分布电容影响的能力，但使用纯直流信号很难避免地磁影响，经过理论计算和实际验证，1Hz信号已能满足绝大多数现场测试需求。

发射机的输出限制电压为8kV，相当于10kV线路的相电压峰值。若电压过高则超过线路耐压等级，可能损坏线路（尤其是接入的分支电缆）的主绝缘；过低则可能无法使故障复现。此限压值可根据用户特殊要求进行工厂整定。

在线路沿线，将传感器通过绝缘杆挂接在线路上检测电流。传感器采用高灵敏度传感器，其磁路无需闭合，在很大程度上方便了挂、取操作。传感器检测线路上的电流，自动进行调零操作，将模拟信号转成数字信号后通过无线方式向外传送。

在地面上的接收机接收传感器发送的无线信号，在液晶屏上直观显示测量结果。在故障点前，电流持续存在，故障点后，电流消失。可先进行粗略分段，再定点，从而快速确定故障位置。

二、发射机操作

1.    接线：

首先将故障线路的开关断开；发射机电源接220V市电；保护地线接“保护地”端子和大地网；测试地线（带黑色夹钳的高压导线）接“测试地”插座和大地网；至于接故障线路的输出线，可根据现场情况，使用短连接线（带红色夹钳的高压导线）接“线路”端子和开关柜的线路侧，若必须接在架空的线路上，则选用接线盘装的长连接线，其高压插头接“线路”端子，其另一端的线鼻压接在绝缘挂线杆的接线柱上，再将挂线杆挂在故障线路上。

注意：在需要测试的故障线路全长范围内，均不能挂接地线！

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当有交变的电流流过穿过线圈中心的导体时，会产生交变的磁场。副边线圈与被测电流产生的磁通相交链，整个罗氏线圈副边产生的磁链正比于导体中流过的电流大小。变化的磁链产生电动势，且电动势的大小与磁链的变化率成正比。令流过导体的电流为，线圈副边感应出的电动势为，基于安培环路定律和法拉第电磁感应定律，可由Maxwell方程^[8]解得：（5-1）

其中M为罗氏线圈的互感系数。

根据罗氏线圈负载的不同，线圈可分为外积分式和自积分式^[9]。外积分式罗氏线圈又称作窄带型电流传感器，具有较好的抗干扰能力。当采用外积分式罗氏线圈时，为得到电流的波形，线圈的输出通常需要经过无源RC外积分电路、由运放构成的有源外积分电路，以及数自积分电路等负载。外积分式罗氏线圈受积分电路频率性能影响较大，测量频率上限受到限制，一般用于测量兆赫兹以下的中低频率电流。自积分式罗氏线圈又称作宽带型电流传感器，具有相对较宽的检测频带。由于其直接采用积分电阻，因此频率响应较快，适用于测量上升时间较短的脉冲电流信号。

罗氏线圈根据其结构不同可分为挠性罗氏线圈、刚性罗氏线圈和PCB型罗氏线圈^[10-11]。挠性罗氏线圈以能够*的挠性材料作为线圈骨架，将导线均匀绕在骨架上。测量时将骨架弯曲成一个闭合的环，使通电导体冲线圈中心穿过。这种线圈使用方便，但测量精确度低、稳定性不高。刚性罗氏线圈采用刚性结构线圈骨架，在结构上更容易使得绕线能够均匀分布，大大提高了抗外磁场干扰的能力，从而提高了测量的精确度。这种线圈的测量精确度和可靠性较高，但在实际使用中会受到现场安装条件的限制。PCB型罗氏线圈是一种基于印刷电路板（PCB）骨架的罗氏线圈，相比传统的罗氏线圈，其线圈密度、骨架截面积以及线圈截面与中心线的垂直程度都有极大提高，是一种高精度的罗氏线圈。这种线圈现在还处于起步阶段，其实际应用还有一定的距频局部放电检测基本原理

用于局部放电检测的罗氏线圈称为高频电流传感器，其有效的频率检测范围一般为3MHz～30MHz。由于所测量的局部放电信号是微小的高频电流信号，传感器需要在较宽的频带内有较高的灵敏度。因此HFCT选用高磁导率的磁芯作为线圈骨架，并通常采用自积分式线圈结构^[13]。使用HFCT进行局部放电检测的等效电路图如图 5-2所示。其中为被测导体中流过的局部放电脉冲电流，M为被喀什市架空线小电流接地故障定位仪出厂价测导体与HFCT线圈之间的互感，L_s为线圈的自感，R_s为线圈的等效电阻，C_s为线圈的等效杂散电容，R为负载积分电阻，u_o(t)为HFCT传感器的输出电压信号。

高频电流传感器局部放电检测等效电路图

在传感器参数满足自积分条件的情况下，忽略杂散电容C_s，计算可得系统的传递函数为^[1 （5-2）

其中N为线圈的绕线匝数。

因此，在满足自积分条件的一段有效频带内，HFCT的传递函数是与频率无关的常数。并且，HFCT的灵敏度与绕线匝数N成反比，与积分电阻R成正比。

事实上，在高频段C_s的影响是不能忽略的。在考虑C_s影响的情况下，系统的传递函数H(S)为：

      （5-3）

HFCT等效电路类似于高频小信号并联谐振回路，采用高频小信号并联谐振回路理论分析可得电流传感器的频带为：

下限截止频率：              （5-4）上限截止频率：                （5-5）

在实际使用中，一般希望HFCT有尽喀什市架空线小电流接地故障定位仪出厂价可能高的灵敏度，并且在较宽的频带范围内有平滑的幅频响应曲线。同时要求HFCT有较强的