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、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
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。
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,Ls为线圈的自感,Rs为线圈的等效电阻,Cs为线圈的等效杂散电容,R为负载积分电阻,uo(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Cs,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Cs的影响是不能忽略的。在考虑Cs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