洪家渡發電廠黃政551501
摘要：電氣裝置主要分為發電機、變壓器、開關、輸電線路（含電纜）、負荷等，接地故障是電氣裝置較為常見的故障之一，當發生接地故障後，如何在極短時間內找到故障點，是關係到電力系統穩定及用電質量的問題，本文提出了有別於傳統方法的基於差動保護原理的接地點定位方法，對於發電機、輸電線路、、電纜、負荷的接地處理有下定的借鑑作用。
1、 概述
電氣裝置要執行，應保證其絕緣滿足規程要求的情況下方可投運，電氣裝置絕緣性能的好壞直接影響到電力系統的安全、可靠執行。為了保證電力系統長期安全、穩定執行，所有供、用電裝置都必須做到在長期執行電壓下有足夠的絕緣強度，不發生絕緣故障而直接導致電力系統停電；同時要保證在電力系統**現的各種過電壓作用下，具有足夠的絕緣強度，不會發生有害的放電導致絕緣破壞，從而保證電力系統的安全可靠執行。為此，所有供、用電裝置都必須經過嚴格的絕緣試驗。
在生產製造過程中，必須通過各種型式試驗，以考驗裝置絕緣是否達到設計要求，檢驗裝置對於工頻過電壓、雷電衝擊波電壓、操作衝擊波電壓等是否具有規定水平以上的絕緣強度。同時，要進行各種絕緣特性的測試，發現生產工藝**現的缺陷。電力裝置運輸到使用現場之後，必須經過一系列交接試驗來檢查裝置經過運輸過程、安裝過程有否發生異常，以及絕緣特性惡化的跡象。
在裝置投入執行之後，根據不同裝置的特點，要進行定期或不定期的各種絕緣試驗，檢查其絕緣是否受潮、老化以及發生區域性放電等事故隱患，及時採取措施予以消除。裝置經過一段時間4執行後，需要做定期檢修，更換裝置中的某些部件或單元，也必須通過絕緣試驗來檢驗檢修質量，決定是否可以重新投入使用。
由此看來，能否通過絕緣試驗是保證供、用電裝置能否可靠執行的關鍵檢驗手段，而對於電力系統的執行人員，更重要的是如何對執行中的裝置進行維護和管理，使電力裝置的絕緣事故防患於未然，達到電力系統安全執行的目的。
然而，電力系統的絕緣下降或絕緣損壞接地是不可避免的。發生絕緣降低或接地故障後如何在最短的時間內排除，對節約水資源，確保電力系統安全穩定執行及工廠生產合格產品至關重要。
2、 基於差動保護原理的接地定位方法
差動保護原理：是基於基爾霍夫電流定理的一種電氣裝置的主保護，主要用於發電機、變壓器、母線、輸電線路、大型負荷。其簡要原理是當在保護範圍內故障時其差流較大，保護裝置能可靠動作，瞬時切除故障；當保護範圍外故障或振盪等擾動時差動電流較小，裝置可靠不動作。
對於保護物件的不同，其不平衡電流的計算方法略有不同，且其制動原理也不盡相同，但其保護原理均是在保護範圍內發生故障時，其差流較大，裝置動作，當區外暫態穩定或區外故障時差動電流較小，裝置不動作。 具體簡要原理如下：
１、差動保護的動作原理
原理圖見圖1正常執行時:，∵i1=i2 ∴ij=i1-i2=0. 因此，繼電器兩端電壓:
uab= ij×rj=0. 式中rj-繼電器內部阻抗。
電流不流經繼電器線圈，也不會產生電壓，所以繼電器不動作。
圖1：差動保護原理圖
圖中: ta1、ta2--電流互感器 ru-- 保護電阻器; u>-- 差動繼電器。
２、發生區內故障: 原理圖見圖2，i1=id/n (n－ta1電流互感器匝數比) ij=i1-ie≈i1 uab= ij×rj≈i1rj 此時，電流流入繼電器線圈、產生電壓，檢測出故障，繼電器動作。
圖2內部故障動作原理圖
３、發生區外故障:由於短路電流是額定電流的6～8倍且含有較大的非週期分量。當ta1與ta2特性完全相同時，差動繼電器中無電流通過，繼電器不動作。
若ta1與ta2特性存在差異或剩磁不同，這時差動繼電器中流過不平衡電流，這時只要差動動作電流大於最大不平衡電流，差動繼電器不會動作。
這裡只就通用原理作說明，不根據具體保護裝置論述差動保護躲開各自不平衡電流的原因及計算方法
三、接地定位原理試驗
3.1基於差動保護原理的定子定位方法：
差動保護是執行中電流互感器位置不變，保護範圍內故障點位置發生變化，而本定位方法是故障點不變，探測電流互感器位置發生變化。見接線圖3, 如下：
(380v)電氣裝置接地試驗接線圖3
移動測試電流感測元件件ct1、ct2，當故障點在兩ct同一側時，雖然有雜散電容的存在，但這時兩ct通過電流為近似為同一電流，角度近似為0度或360度（極性原因），故障點應在另一半。移動測試電流感測元件件ct1、ct2，當故障點在兩ct中間時，這時兩ct通過的不是同一電流，角度為近似為120度或240度（極性原因）。為了更精確的查出故障點位置，可移動兩測試夾，最後精確定位故障點，利用二分法或**分割法能很快將故障點找到。
3.2 若是僅有交流220v的場所,以上方法不適用,應採用以下經特殊設計的轉換電路後方可實現.
電路設計如圖4:
圖4:基於工頻電源的電氣裝置接地精確定位
上圖中由於巧妙地應用了基爾霍夫電流定理,使被試品中流過電流靠l側與靠c側數值不等且相位不一樣,再用專用的柔性開口電流互感器可由人將l側或c側任何一點電流送至相位比較器中進行比較,如此利用二分法或**分割法能很快將故障點找到。
3.3二分法或**分割法在接地查詢中的應用
二分法:就是在故障相分兩半,先判斷故障點哪一半,具體方法是ct1測故障相的一端,ct2在繞相的1/2處,比較ct1、 ct2的測試電流，先判斷出故障點在哪一半，再繼續用二分法查詢故障點，如此下去很快能將故障點找到。
**分割法：將故障相分為0.618段和0.
382段, 具體方法是ct1測故障相的一端,ct2在繞相的0.618段(或0.382)處,比較ct1、 ct2的測試電流，先判斷出故障點在哪一段，再繼續用此法查詢故障點，如此下去很快能將故障點找到。
二分法或**分割法對於查詢出故障點各有缺點,在實踐中可靈活運用.
3.4 測試用配套柔性開口電流變送器,
為實現測故障電氣裝置故障相各點電流,特研發了專用柔性開口電流變送器,詳見另一發明專利.
3.4.1根據電磁感應原理,在乙個有封閉磁路的鐵心中繞制一次和二次兩個線圈,若一次線圈n1通過電流i1則會在二次線圈n2產生感應電流i2,其大小與線圈的匝數成比例,即:
k=i1/i2=n2/n1 k—電流比
i2=n2/n1 =1/k
即改變n2/n1即改變了i2,變小了k倍,是大電流變換為小電流,使其變得容易進行測量和資料處理。若在二次線圈兩端並接一電阻r,則二次線圈兩端的電壓為:
u2=i2×r r是常量,即u2與i2成比例關係,進行了電流—電壓變換
原理圖如下:
圖4 電流互感器結構圖
上圖也是一般電流互感器的典型結構,由於鐵心是乙個剛性的構件,使用過程中它的外形是不能更變的。如果將鐵心剖開並展開成直線,再將鐵心換成線狀多根絞合成的可彎曲的導磁材料,在外面繞二次線圈,就是柔性電流變送器的結構,如下圖5所示:
圖5: 柔性開口電流變送器結構圖
柔性電流變送器鐵心是乙個柔性的構件,使用過程中它的外形是可以更變的,其線狀外徑僅為5mm,很小的空間即可靈活安裝使用,重量輕,耗料少,節約資源。在其輸出端配用適當的電路即可獲得應用所需的電流或電壓訊號進行測量,繼電保護,監測等,適用於大中型電氣裝置。
3.4.2柔性電流變送器在電氣裝置中的測試接線
柔性電流變送器在試驗中按下圖6接線,其中ct1、ct2為柔性電流變送器採集採集器，ct為柔性測試線，帶紅色、黑色處為可插拔插頭。
圖6：柔性電流變送器在電氣裝置中的測試接線
四、幾類可用差動原理法精確定位的電氣裝置測試舉例
對於電氣裝置的接地並非均能用該法精確定位，對於電氣裝置較小，無法區分其每相結構、或故障後，無法用該方法測試其每相各點電流的裝置該方法不適用，該方法適用於能區分電氣裝置各相，且能測試各相每點電流的場合。
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