直流系统接地故障查找仪校准方法的探究

王靓 张文鹏 秦先坤

摘   要：直流系统作为电力系统的重要组成部分，其运行能力好坏直接关系到整个电力系统的服务质量。直流系统接地故障是在电力系统中极其常见的电力故障，无论是正极接地还是负极接地，都会造成各种电力故障发生，严重威胁到电力系统的正常运行。本文以直流系统的接地故障查找仪工作原理为出发点，分析故障查找仪校准的方法，为电力工作者维护电力系统安全高效运行提供部分参考。

关键词：直流系统  故障查找仪  校准方法

中图分类号：TM63                                 文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）10（b）-0032-02

电力行业最常见出现的电流系统为交流电和直流电，直流系统在运输电力的时候是极容易发生故障的，甚至会严重威胁到整个电力系统的安全。强化对直流系统故障的排查工作是电力工作者的重要工作之一。科学技术带动着整个行业发展，故障查找仪在很大程度上足以保证电力系统可以安全高效运作，在最短的时间内查找出直流系统发生的接地故障位置。故障查找仪的组成大体上分为三部分，信号发生器，信号接收器和探头。无论国内还是国际电力行业，都没有形成针对直流系统接地故障查找仪器校准的规章制度和校准标准。但从在行业使用中的积极影响来看，故障查找仪对发现直流系统接地故障的精准度还是很高的。

1  直流系统出现接地的原因

电力系统在运行过程中，直流系统大多数是裸露在外界环境下，从直流系统的构成来看，电缆比较复杂，且分布的范围比较广，极其容易受到外部自然环境和人文环境影响。当这些因素对直流系统产生作用的时候，会导致整个直流系统中比较薄弱的元件受到损伤，故障逐渐演变，最终成为诱发直流系统接地故障的主要原因。对直流系统出现的接地故障原因可以大体上分为三种类型：

（1）电力工程人员在搭建直流系统的时候，在二次回路和二次设备建设中所使用的绝缘材料在性能方面存在一定的性能缺陷，没有得到设计的标准要求，缺乏必要的绝缘性能。也可能会因为二次回路和二次设备在运行的过程中使用时间比较长，缺少必要的维护导致大量的元件出现老化，从而引发大量的线路质量问题。

（2）整个直流系統的运行环境比较恶劣，运行条件差也是导致出现接地故障的原因之一。直流系统的运输线路所经过的地区比较广泛，线路较长导致受到周围环境影响的概率比较大。特别是受到潮湿、阴雨和雷电等自然因素影响较为严重，当直流系统线路受到自然因素影响的时候，会严重损伤对地绝缘性，进而增加线路发生接地故障的发生概率。

（3）还有很多小概率事件也会在一定程度上引起直流系统接地故障。线路周围摆放杂物或者是人文活动都可能会引发线路出现接地故障。

2  直流系统接地故障查找仪认识

2.1 直流系统接地故障查找仪概念

在电力系统运行中，直流系统是最容易发生故障的电力系统，直流系统绝缘故障和直流互窜故障甚至还有交流窜电故障都是极容易引发电力系统出现故障的问题。为了能够充分地帮助电力人员对电力故障进行预防，也方便现场维护工作人员能够在最短的时间内找出电力故障的位置，直流系统接地故障查找仪发挥着至关重要的作用。

直流系统接地故障查找仪是以高精度的电流钳表作为基础，充分利用线路故障回路当中的直流电流差值对线路出现的故障进行快速查找与定位，将快速FFT变换技术引入到直流故障查找设备中，能够快速高效地将电压等级直流系统中的各种类型绝缘故障、直流互窜故障和交流窜电故障快速检测出来。如今，电力系统快速发展和城镇化发展进程加快，对电力运行的需求也越来越高，而对各种类型的直流系统接地故障查找处理要求越来越高，所以说，在对电力系统建设和维护的时候，选择一款高精度的直流系统接地故障查找仪至关重要。

2.2 直流系统接地故障查找仪设备特点

直流系统接地故障查找仪具有高可靠性的设计特点，查找仪的主系统采用微控制器，设计的硬件要严格遵循电力和电磁兼容的相关技术要求和设计标准，将内部的装置采用多出冗余方式设计，保证测试的可靠性。准备在选材的时候要充分考虑到材料的精密性，信号采集单元要以高精度采集器作为基础，电压采样可以采用进口模数转换芯片，准确测量电压与阻抗。在分析仪和测试仪之间安装无线数传模块进行通信，处理直流系统中的各类绝缘故障。极高的安全性是查找仪的突出特点，装置采用微安级的检测信号配合分辨率的直流检测采集器实现故障检测及定位，对直流系统没有产生大的影响。

3  直流系统接地故障查找仪的计量标准

在校准直流系统时需要的仪器主要有用于校准直流电压的直流标准电压仪和校准绝缘电阻的高阻箱，其中对于直流标准电压源的技术要求是要保证其电压在0.1～400V之间，尽最大的限度控制误差，将其上下浮动控制在0.1%左右。同时高阻箱也有相应的技术标准，必须要满足1～1000kΩ，允许的误差范围相比较于直流标准电压源稍加放松，但是也应该将浮动控制在2%左右。

4  直流系统接地故障校准方法

4.1 校准直流系统的项目

利用故障测试仪校准直流系统，主要的校准项目有三种，分别是直流电压、绝缘电阻和接地电阻。

4.2 故障测试仪校准方法

4.2.1 故障测试仪校准直流电压

故障测试仪在校准直流电压的时候，主要的方法是标准电压源法，直流电压校准的接线连接示意图如图1所示。

由图1可以看出，直流系统接地故障查找仪要与直流标准电压仪相连接，直流标准电压仪将校准点电压输出，直流系统故障查找仪将直流电压值进行读取。

4.2.2 故障测试仪校准绝缘电阻

利用故障测试仪校准绝缘电阻，需要将故障测试仪、直流标准电压源和高阻箱三个设备进行连接。将直流设备的标准电压源调节到能够输出直流电压达到启动测试仪为止，在被校测试仪中的绝缘电阻测试范围内，按照为止均匀的选取五个以上的校准点，根据选取的校准点对电阻箱进行调节，达到规定的绝缘电阻示值。具体连接线路如图2所示。

4.2.3 故障测试仪校准支路接地电阻

利用故障测试仪校准支路接地电阻，需要连接故障测试仪、直流标准电压源和高阻箱，对输电线路中的标准直流电压进行调节，一直到能够满足测试仪启动为止，在被校测试仪中的绝缘电阻测试范围内，按照为止均匀的选取五个以上的校准点，按照选取的校准点对电阻箱进行调节，让数值达到绝缘电阻示值，并及时将数值进行记录。故障测试仪校准支路接地电阻连接图如图3所示。

5  结语

本文综合分析了直流系统接地故障出现的原因，对直流系统接地故障查找仪形成了初步认识，了解故障查找仪的特点。同时给出了故障查找仪的直流电压、绝缘电阻和接地电阻等参数的标准方法，按照这种方法在一定程度上保证仪器准确性。在国内，目前尚未形成标准的查找仪标准，希望在以后的行业发展中有更多的专业人才根据设备特点和实际需求，改善行业局限性。

参考文献

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