CN103777108A - 一种快速查找电气设备接地故障点的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速查找电气设备接地故障点的方法，该方法是使用电气回路接地故障快速测试仪，它由转换器、信号操作箱和相角仪3部分组成，转换器的主回路分别与信号操作箱和相角仪的电路连接，由信号操作箱的操作面板上的电源开关、启动按钮、调整旋钮进行操作、控制，利用该设备探测电流互感器位置发生的变化，找到故障点。本发明方法主要应用于大中型电气设备寻找故障点、汽轮发电机定子与转子、各种大中型电机定子与转子；电缆或架空线接地故障，也用于控制回路，能将电气设备区分各相每一匝并可测试各点电流的电气设备；具有操作简便、快捷准确的优点。适用于应用、制造、安装大、中型电气设备的故障点探测。
Description
技术领域
本发明涉及电故障的探测装置，具体来说，涉及电气接地故障点的探测装置。
技术背景
电气接地是电气设备常见的一种故障。由于大中型电气设备（如发电机、转子、电缆、架空线等），其电阻很小，相当于一颗导体，传统的电桥原理法、跨步电压法等均不能精确定位接地故障点。故障点不能精确定位、查找时间长，对设备破坏大，当汛期或用电高峰期可能造成水电站弃水，其他电站发电量减少，重要负荷产品质量降低或成为废品，造成极大的经济损失。
中国专利数据库中，与检测电气接地故障的申请件多达上百件，例如200410024237.X号《直流电源系统接地故障检测方法及其检测电路》、200510016286.3号《小电流接地系统输电线路单相接地故障的测距方法》、200610054472.0号《配电系统单相接地的故障选线方法》、200710034543.5号《配电网接地故障电流测量方法》、200810081490.7号《小电流系统单相接地故障选线的一种方法》、201010211445.6号《一种桥架电缆接地故障检测方法》、201110245293.6号《一种发电机定子绕组单相接地故障定位方法》、201210112373.9号《小电流接地系统单相接地故障区段定位方法》、201310042968.6号《一种输电线路单相接地故障类型诊断方法》等。众多专利技术各有特点。但人们还在继续开发更新的技术和设备，以在更短的时间内找出故障点，快速恢复供电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速查找电气设备接地故障点的方法，实现在极短时间内找出故障点，快速恢复供电。
发明人提供的快速查找电气设备接地故障点的方法，是基于基尔霍夫电流定理和电力系统大中型设备差动保护原理、电容元件、电感元件及电阻元件的相角特性研制出一种专用设备——电气回路接地故障快速测试仪，它由转换器、信号操作箱和相角仪3部分组成，转换器中安装有主回路的各种元件；信号操作箱里有主回路的调压器、显示仪表、相角测量仪及3块集成电路板和1块操作面板；相角仪的采集部分即柔性电流变换器；转换器的主回路分别与信号操作箱和相角仪的电路连接，由信号操作箱的操作面板上的电源开关、启动按钮、调整旋钮进行操作、控制；利用该专用设备探测电流互感器位置发生的变化，找到故障点。
该专用设备的原理是利用电子元件原理，电容、电阻、电感的相位差别在极小范围确定电流差和相角差，精确判断故障点；设备中的电路由于巧妙地应用了基尔霍夫电流定理，使被试品中流过电流靠L侧与靠C侧数值不等且相位不一样；因此，找到故障点的具体方法是用专用的柔性开口，电流互感器由人将L侧或C侧任何一点电流送至相位比较器中进行比较，最后利用二分法或黄金分割法能很快将故障点找到。
发明人指出：基尔霍夫电流定律是确定电路中任意节点处各支路电流之间关系的定律，因此又称为节点电流定律，它的内容为：在任一瞬时，流向某一结点的电流之和恒等于由该结点流出的电流之和，即： 。差动保护原理其简要原理是当在保护范围内故障时其差流较大，保护装置能可靠动作，瞬时切除故障；当保护范围外故障或振荡等扰动时差动电流较小，装置可靠不动作。对于保护对象的不同，其不平衡电流的计算方法略有不同，且其制动原理也不尽相同，但其保护原理均是在保护范围内发生故障时，其差流较大，装置动作，当区外暂态稳定或区外故障时差动电流较小，装置不动作。
上述主回路的各种元件是自动空气开关、两个熔断器、调压器、3个电阻、1个电容器和1个电感。
上述二分法是在故障相分两半,先判断故障点哪一半,具体方法是CT1测故障相的一端,CT2在绕相的1/2处,比较CT1、 CT2的测试电流，先判断出故障点在哪一半，再继续用二分法查找故障点，如此下去很快能将故障点找到。
上述黄金分割法是将故障相分为0.618段和0.382段, 具体方法是CT1测故障相的一端,CT2在绕相的0.618段(或0.382)处,比较CT1、 CT2的测试电流，先判断出故障点在哪一段，再继续用此法查找故障点，如此下去很快能将故障点找到。
发明人又指出：二分法或黄金分割法对于查找出故障点各有优缺点,在实践中可根据具体的电气设备和可能产生故障的具体部位选用其中一种方法。
本发明方法主要应用于大中型电气设备寻找故障点，如水轮发电机定子、转子；汽轮发电机定子、转子；各种大中型电机定子、转子；电缆、架空线接地故障，也可应用于控制回路及能将电气设备区分各相每一匝并可用试验方法测试各点电流的电气设备。具有操作简便、快捷准确的优点。适用于应用、制造、安装大、中型电气设备的故障点探测。
附图说明
图1为主回路的电路图,其中KK为自动开关，RD为熔断器，R为电阻，C为电容，TYQ为调压器，L为电感，BSP为被试品；图2 为转换器原理图；图3为电源电路图；图4为操作面板示意图，图4中1为液晶显示屏，2为功能显示灯，3为启动按钮，4为停止按钮，5为调整旋钮，6为接地插孔，7为天线插孔，8为被测试导线插孔，9为CT前置处理器插孔，10为USB接口，11为工作状态指示灯，12为保险丝，13为电源线插孔，14为电源开关。
具体实施方式
实施例1：一台电气回路接地故障快速测试仪，它由转换器、信号操作箱和相角仪3部分组成，转换器中安装有主回路的各种元件；信号操作箱里有3块集成电路板和1块操作面板；相角仪即柔性电流变通器；转换器的主回路分别与信号操作箱和相角仪的电路连接，由信号操作箱的操作面板上的电源开关、启动按钮、调整旋钮进行操作、控制，利用该专用设备探测电流互感器位置发生的变化，找到故障点。该测试仪的技术参数为：
1.电源:AC 380V(A-B) 50-60Hz
2.输出电压:AC 0-50(连续可调)
3.输出电流:2A
4.相位测量范围:0-360°
5.显示器:240×128液晶屏
6.功耗:115W
7.外形尺寸:438×325×218mm
8.质量:18kg
实施例2：精确判断故障点的具体方法是用专用的柔性开口，电流互感器由人将L侧或C侧任何一点电流送至相位比较器中进行比较，最后利用二分法或黄金分割法能很快将故障点找到。
实施例3：具体操作方法：
选配笔记本电脑并安装驱动和应用程序: 用USB联接线将仪器与电脑联接,提示发现新硬件；将随机附带的光盘放入光驱, 安装RS232-USB驱动程序和仪器驱动程序；电源开关置于关闭位置,输出电压调整旋钮置于零位；调整仪器的初始状态；接通电源,打开电源开关,液晶显示屏亮并显示初始化界面,零位指示灯亮；若零位指示灯不亮,则是输出电压调整旋钮不在零位,保护电路互锁,仪器不能启动,请将输出电压调整旋钮置于零位, 零位指示灯亮；按下启动钮, 启动指示灯亮,顺时针方向缓慢旋动输出电压调整旋钮, 零位指示灯熄灭,仪器有电压输出, 液晶显示屏有电压、电流、相位值显示,当电流值达到0.5A-1A左右时,仪器进入正常工作状态：相位显示360°左右。将故障报警接收器电源打开,若其发声并且灯光闪动,则接线有错,应按上图接线并注意颜色对应,若接线正确故障报警接收器不发声和灯光不闪动,且相位指示为360°左右。按初始状态接线图虚线所示,用导线连接两点,(即模拟中间有接地故障) 故障报警接收器发声和灯光闪动, 且相位指示为180°左右。用USB联线连接仪器与电脑,点击测试图标打开仪器工作界面，进行正常测试。
实施例4 发电机定子直流耐压时泄漏偏大原因查找及处理
定子绕组泄漏电流和直流耐压试验能灵敏的反应瓷质绝缘的裂纹、夹层绝缘的内部受潮及局部松散断裂、绝缘的沿面炭化等，对发现定子绕组端部及手包绝缘的局部缺陷很灵敏。直流泄漏偏大的主要原因为端部绝缘盒或手包绝缘部分有局部缺陷。传统的方法是表面电位法，测试水轮发电机端部绝缘盒及手包绝缘的表面电位，但存在安全隐患，对人和设备均不安全。在此使用差动原理法
测试方法：包好发电机上部（或下部）并头套，接线后装置上电，调整好试验回路电流。用移动接地棒接触所包导电体，观察电流及CT角度变化情况，可方便地确定绝缘薄弱点。
实施例5 定子绕组直接接地查找
定子绕组接地是发电机常见的一种故障,其中定子绕组的单相接地故障尤为常见。对于大中型发电机中性点不接地或经高阻抗接地的定子绕组,由于单相接地故障并不产生较大的故障电流,所以定子绕组单相接地保护通常只发信号或延时跳闸。但应注意到发电机单相接地故障往往是相间或匝间短路的先兆,因此，对于定子绕组接地只发信号的机组应立即通知有关部门停机处理，对于延时跳闸的发电机组应立即查清故障并排除后,方可投运。
测试方法：接线后装置上电，调整好试验回路电流：按二分法或黄金分割法原则移动电流测试探头；二分法就是在故障相绕相的1/2处测试电流，先判断出故障点在哪一半，再继续用二分法查找故障点，如此下去最终总能将故障点找到；黄金分割法：在故障相绕组全长的0.618倍处测试电流，先判断出故障点在哪一半，再继续用此法查找故障点。
实施例6 凸极机转子接地
测试方法同实施例4。
实施例7 电缆故障的测试
多芯电缆按单芯电缆方式,一芯一芯的查找；测试方法同实施例4。
实施例8 无干扰馈线的测试
本方法仅用无干扰馈线上，对于有干扰的复杂线路，为保证试验安全，建议不采用；但若能确认线路无干扰电压产生，也可用本方法。
测试方法同实施例4。
上述实施例的使用条件：环境温度-25℃～50℃，海拔高度一般不超过2000m，湿度：最湿月的平均湿度为90%，同时该月的月平均最低温度为25℃。使用场所应无严重影响绝缘的气体，蒸汽，化学性沉积，灰尘，污垢及其它爆炸性侵蚀介质，使用场所应无严重的振动和颠簸。
使用注意事项：①使用时，工作人员宜穿绝缘鞋、戴绝缘手套；②被试品（或试验设备）应充分放电处于检修状态（低压控制回路除外）；③接地线应可靠接地；④试验时不得少于两人；⑤接线应规整，不缠绕。
Claims (5)
1. 一种快速查找电气设备接地故障点的方法，其特征在于：该方法是基于基尔霍夫电流定理和电力系统大中型设备差动保护原理、电容元件、电感元件及电阻元件的相角特性研制出一种专用设备——电气回路接地故障快速测试仪，它由转换器、信号操作箱和相角仪3部分组成，转换器中安装有主回路的各种元件；信号操作箱里有主回路的调压器、显示仪表、相角测量仪及3块集成电路板和1块操作面板；相角仪的采集部分即柔性电流变换器；转换器的主回路分别与信号操作箱和相角仪的电路连接，由信号操作箱的操作面板上的电源开关、启动按钮、调整旋钮进行操作、控制；利用该专用设备探测电流互感器位置发生的变化，找到故障点。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述找到故障点的具体方法是：用专用的柔性开口，电流互感器由人将L侧或C侧任何一点电流送至相位比较器中进行比较，最后利用二分法或黄金分割法能很快将故障点找到。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于所述主回路的各种元件是自动空气开关、两个熔断器、调压器、3个电阻、1个电容器和1个电感。
4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于所述二分法是在故障相分两半,先判断故障点哪一半,具体方法是CT1测故障相的一端,CT2在绕相的1/2处,比较CT1、 CT2的测试电流，先判断出故障点在哪一半，再继续用二分法查找故障点，如此下去很快能将故障点找到。
5. 如权利要求2所述的方法，其特征在于所述黄金分割法是将故障相分为0.618段和0.382段, 具体方法是CT1测故障相的一端,CT2在绕相的0.618段或0.382处,比较CT1、 CT2的测试电流，先判断出故障点在哪一段，再继续用此法查找故障点，如此下去很快能将故障点找到。
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