TH-CZ01直流接地故障檢測儀

一、概述

電力系統中的直流系統接地故障是一種易發生且對電力系統危害性較大的故障。無論是正極接地或者負極接地，都可能造成保護誤動或者保護拒動，危害電力系統正常運行。

《中華人民共和國電力行業標準DL /T856－2004》 規定了不同直流系統接地故障的整定值，當直流系統接地阻抗低于該阻值時，表示系統已經處于故障運行狀態，需盡快處理。

由于直流系統的復雜性和動態性，直流接地故障往往難以定位，而傳統的拉路法已無法滿足在保證系統安全運行的情況下找出接地故障點，近幾年來，相關規程中已經明文禁止采用拉路法的方式來進行接地故障點的定位。

為了能夠幫助現場維護人員快速準確地找出接地故障點，我公司通過多年努力，總結大量現場經驗，開發出了便攜式直流接地故障查找儀，該查找儀可以查找解決各電壓等級（48V，110V，220V）直流系統中的間接接地、非金屬接地、環路接地、正負同時接地、正負平衡接地、交直流竄電故障、多點接地等絕緣故障。

便攜式直流接地故障查找儀采用高分辨率傳感單元對直流系統中接地點的漏電流進行采集，在220V電壓等級下檢測600KΩ以內的對地絕緣阻抗，檢測速度快，定位精準，真正解決了直流系統中的絕緣故障問題。

二、工作原理

便攜式直流接地故障查找儀的基本原理是利用接地點的漏電流信號，當直流系統中某條饋線回路發生絕緣異常后，該支路中對地絕緣阻抗中即會產生與阻值大小相關的漏電流大小，如下圖示：

由上圖可以看出，當負極發生對地阻抗為Rx的絕緣異常之后，A（給負載RL供電的正負電源線電流大小矢量和）處電流大小為：；

便攜式直流接地故障查找儀通過對系統對地電壓及各支路漏電流大小進行分析，從而判斷系統的絕緣狀況及支路的絕緣故障點。

當在接地點上方檢測時，會給出絕緣故障信號；當在接地點下方檢測時，會給出絕緣正常信號，從而實現接地故障點的定位。

便攜式直流接地故障查找儀由“分析儀"與“探測儀"兩部分組成，使用時，將直流系統絕緣分析儀電源線按標示接入被測直流系統母線的正極，負極與地線上，開啟電源后，分析儀即會對直流系統的絕緣情況進行分析，并將直流系統正對地電壓，負對地電壓，接地阻抗等參數顯示在儀器液晶屏上，如果檢測到系統有絕緣異常的情況，用戶可以使用探測儀進行接地點的定位。

分析儀與探測儀之間可通過無線模塊進行數據通信，探測儀配有高分辨率的采集器，實現對被測支路漏電流大小的檢測，同時，其通過無線模塊讀取絕緣分析儀傳送的對地電壓信號，通過該電壓與電流值實現對被測支路絕緣阻抗的檢測。

TH-CZ01直流接地故障檢測儀

三、功能特點

1．主要功能介紹

（1）．系統對地電壓測量功能，儀器可測量系統正對地電壓，負對地電壓，系統電壓，可實現0—300V的電壓監測范圍；

（2）．系統絕緣阻抗測量功能，儀器可測量系統正對地絕緣阻抗，負對地絕緣阻抗，可實現0—999.9KΩ的測量；

（3）．交流竄電檢測功能，儀器可判斷直流系統中的交流竄電故障，并可測量直流系統中串入的交流電電壓值，交流電壓測量范圍為0—280V；

（4）．支路絕緣阻抗測量功能，儀器測量每條支路的正負對地絕緣阻抗大小；

（5）．支路接地故障點定位功能，儀器可實現接地故障支路接地故障點的定位功能；

（6）．電流表功能，裝置可做高精度電流表使用，電流測量分辨率可達0.01mA;

（7）．具有不發信號接地查找功能，裝置可以在不向系統注入任何信號的條件下實現接地故障點的定位；

（8）．方向顯示功能，對于測試出有接地指示的支路，儀器將會有方向指示箭頭提示用戶接地點與所查找接地點之間的相對方向，提高查找效率。

（9）．絕緣指數分析功能，在使用接地功能檢測時，檢測完一條支路后，探測儀會顯示該條支路的絕緣指數情況，供用戶參考分析。

（10）．波形曲線顯示功能，在使用探測儀對被測支路絕緣狀況進行檢測時，顯示屏會以波形曲線形式顯示被測支路電流變化情況，方便使用者快速準確地實現故障點的查找。

2． 設備特點

（1）高可靠性的設計

裝置采用進口16位微控制器做主系統，硬件設計嚴格遵照電力及電磁兼容相關標準進行，內部采用多處冗余方式保證裝置與被測設備的可靠性。

（2）精密選材

裝置采用高精度采集器作為信號采集單元，電壓采樣采用高精度的進口模數轉換芯片，電壓與阻抗的測量準確；

（3）人性化的人機交互界面

“分析儀"與“探測儀"均采用液晶顯示屏供用戶查看信息；

操作簡單快捷，在實現對不同支路的檢測時，只需要按一次啟動鍵即可完成；

   測試結果顯示直觀明了，測試結果可通過多種顯示形式呈現給用戶，包括接地與否，波形曲線，絕緣等級，絕緣阻抗，漏電流大小，方向信息等。

（4）智能化的檢測識別系統

“分析儀"可以自動識別系統電壓等級；

“分析儀"在系統絕緣阻抗發生變化后可以快速顯示絕緣阻抗信息；

“探測儀"與“分析儀"信息同步一次之后，不受檢測距離的影響；

“探測儀"在進行檢測時，采集器既可鉗單根電源線，也可鉗多根電源線，提高檢測效率；

“探測儀"檢測完成之后，如被測支路有絕緣故障，會判斷出故障點相對測試點的方向信息。

（5）完備的測試功能與處理故障能力

   “分析儀"與“探測儀"之間內置了無線數傳模塊進行通信，測試功能與顯示信息完備，可以處理直流系統中的各類絕緣故障情況。

（6）高安全性

裝置可以在不向直流系統注入信號的條件下實現接地故障點的定位，在信號模式下，裝置內部設有限流限壓模塊，對直流系統無任何影響。

四、主要技術指標

（1）使用環境

l 環境溫度：-30℃～+50℃；

l 相對濕度：≤95%；

（2）無線通信技術指標

l 信號功率：≤ 10dbm；

l 信號頻段：433Mhz；

l 靈敏度：－106dBm；

l 傳輸距離：在視距情況下，離地2米可靠傳輸距離250米

(3)分析儀技術指標

l 適用直流系統電壓等級： 48V，110V，220V或用戶指定電壓等級

l 系統正負電壓測量范圍：0—300V

l 對地直流電壓測量范圍：0—300V

l 對地交流電壓測量范圍：0—280V

l 交流竄電故障告警門限：5V

l 電壓測量分辨率：0.1V

l 系統對地電阻測量范圍：0—999.9KΩ

l 接地電阻測量分辨率：0.1KΩ

l 顯示方式：LCD

l 檢測信號電流大小：0—2mA可調

l 檢測信號電壓幅值：0—50V可調

l 信號頻率：無信號模式與0.16Hz可選

l 抗直流系統分布電容干擾：1000uF

 (4)探測儀技術指標

l 信號模式下支路絕緣阻抗檢測范圍：

系統電壓等級為220V：　0 -600KΩ

系統電壓等級為110V：  0 -300KΩ

系統電壓等級為48V：　 0 -60KΩ

絕緣阻抗測量分辨率：0.1KΩ

l 無信號模式下支路絕緣阻抗檢測范圍：

系統電壓等級為220V：　0 -50KΩ

系統電壓等級為110V：  0 -25KΩ

系統電壓等級為48V：　 0 -10KΩ

l 絕緣阻抗測量分辨率：0.1KΩ

l 波形顯示時間： 12秒

l 電流測量范圍：±100mA

l 電流測量分辨率：0.01mA

l 顯示方式：LCD

l 方向顯示方式：同向或反向標示

l 抗直流系統支路分布電容干擾：100uF

l 與分析儀之間的使用距離：無距離限制

l 鉗口大小：Ф30mm 

五、使用方法

1．設備外觀及各功能鍵說明

2． 操作方法

（1 ）分析儀接入直流系統

       關閉分析儀電源開關，將隨設備配置的電源線一端插入分析儀，另一端按顏色分別接入直流系統的正極，負極與地線。

       棕：正極；藍：負極；黃/綠：地

       確定接線無誤之后開啟電源開關，進入分析儀的主界面，如下圖示：

分析儀主界面

開啟電源開關后，分析儀電源指示燈亮，并自動識別系統電壓等級，判斷系統是否存在交流竄電故障，計算系統絕緣阻抗，并顯示在LCD上，如果系統絕緣正常，正常指示燈亮，如果檢測出系統正對地或負對地絕緣異常，則正接地或負接地告警指示燈亮。

（2）探測儀自檢

  將4節5號電池按標示放入探測儀電池倉中,開啟電源開關，進入探測儀主界面，如下圖示：

圖中向下箭頭為信號同步輔助箭頭，其出現在波形由高向低的轉折處；

探測儀檢測時，會顯示兩個周期的信號波形圖，實測波形圖可能與上述圖形有所差別，只要正確顯示了兩個周期的波形圖則可判定設備自檢正常。

接地點方向指示箭頭可以反映故障點相對測試點的方向，具體判斷方法見后面關于“利用‘接地點方向’檢測環路接地"的介紹。

    在沒有接地的情況下，系統分析儀不會向系統發出任何信號，同時也不會向探測儀發出同步信號。

在自檢時，請確保直流系統中不存在其它向直流系統發出信號的設備，如有，請退出后測試，包括在后面的查找過程中均需將存在信號源的設備退出直流系統，否則有可能對檢測帶來干擾。

（3 ）檢測開始

    設備自檢通過后，即可對系統支路逐一檢測，為了保證檢測的順利進行，在將探測儀遠離分析儀進行檢測時，不要關閉探測儀電源。

     探測儀共有三項功能可供用戶使用，分別是“故障探測"“絕緣分析"“電流檢測"，三項功能可通過功能鍵進行切換。

故障探測功能  

設備內部設定了不同電壓等級系統的支路接地阻抗檢測門限值，當支路絕緣故障小于該門限值時，檢測結果顯示接地故障告警信號，并告之接地故障點方向；

當支路絕緣故障大于該門限值時，檢測結果顯示非接地信號；

同時，為方便用戶判斷被測支路的絕緣狀況，測試結果還將顯示檢測的絕緣量化指數，絕緣指數越高表示絕緣情況越差，越低表示絕緣情況越好。

設備接地檢測門限表

絕緣分析功能  

選擇該功能項之后，探測儀會把被測支路的絕緣阻抗大小及波形顯示出來并且指示接地點方向，可測量的阻抗范圍如下表：

探測儀阻抗測量范圍表

如果被測支路存在絕緣故障，檢測完成之后顯示示意圖如下：

電流檢測功能 

電流檢測功能將直接以電流大小的形式顯示被測支路的漏電流大小，該功能項的使用方法如下：

（1） 令采集器處于自然狀態（不鉗任何電流支路，并保持鉗口正常閉合），通過功能菜單選定該功能項，按下測試鍵進入該功能項顯示界面；

（2） 將采集器鉗入被測支路，顯示屏上將顯示被測支路的漏電流大小；如下圖電流檢測功能1所示；

（3） 在電流檢測功能顯示界面下，按下“測試"鍵即實現對當前電流的清零，在對下一支路進行電流檢測時，先令采集器處于自然狀態，按下“測試"鍵當顯示屏上電流顯示為零后，再鉗入被測支路；

（4） 電流檢測功能顯示界面下會顯示支路狀態，在系統分析儀處于“非信號檢測"模式下可以用此功能實現各支路狀態的檢測，在此模式下對支路狀態進行檢測，采集器只能正負支路一起鉗，支路狀態顯示三種結果：正常；帶方向的絕緣阻抗值；異常。顯示“異常"說明此回路漏電流較大，存在環路的可能。檢測完成后如下圖電流檢測功能2所示；

（5） 當系統分析儀處于其它檢測模式時，支路狀態信息公供參考，默認情況下，系統分析儀都是處于信號檢測模式。

說明：系統分析儀側面的四位撥碼開關可對分析儀的工作檔位進行設置，撥碼開關第4位無效，撥碼開關撥下時處于開狀態，撥碼開關前三位的設置與檔位關系如下：

設備出廠默認為開機顯示998.0模式，即不限幅，限流1mA。

強制信號模式：在強制信號模式下，如果系統接地阻抗發生變化，信號電流大小保持不變；在非強制信號模式下，如果系統接地阻抗發生變化，且變化超過一定門限值，分析儀重新計算信號電流大小。

開機顯示996.0模式下，分析儀工作在不發信號模式下。

限幅在表格中表示為“x",表示該檔位沒有限幅。

（4 ）檢測技巧

 “鉗單根"的檢測方法

如果是正極接地，將采集器鉗在正極電纜上，檢測方法同上；如果是負極接地，則鉗在負極電纜上，檢測方法同上。

多回路線一起檢測提高檢測效率

將采集器鉗在這扎電纜上（注：采集器鉗口必須能閉合），如果檢測出絕緣正常，說明被檢測的這扎電纜都沒有接地故障；如果通過檢測判斷該扎線纜存在絕緣故障，說明被檢測的這扎電纜中有一回路或多回路有接地故障，必須將該扎電纜分開檢測。

分析儀接入點說明

根據直流系統接地故障的情況，將分析儀接到靠近蓄電池輸出端的正、負母線和地線上。檢測時，應使分析儀始終接在直流支路的電源端，而探測儀始終在直流支路的負荷端進行檢測。

（因為分析儀內部有平衡電橋，如果接在某一條支路中，在使用探測儀進行查找時將會誤以為該支路存在絕緣異常現象）

 利用“絕緣量化指數"檢測多點接地：

系統有多個接地故障，或者正、負直流母線均有接地故障，在各回路的檢測中，裝置會自動探測出接地故障較嚴重的支路，然后檢測出接地故障點。檢測中分析檢測結果，接地故障較嚴重的（正或負）接地故障。也可利用“絕緣程度條"和參考“絕緣程度百分比"的量化指數，比較測試結果的微小差異。該故障排除后再進行其他支路的檢測，并將接地故障點逐一檢測排除。

   接地點方向的判定：

接地點方向的判定是由卡線時采集器箭頭的方向與探測儀所顯示的箭頭方向共同決定：以采集器箭頭方向為參考方向，在檢測時，采集器方向不變，當探測儀顯示的箭頭方向向下，說明接地點方向與采集器箭頭方向是相反方向；當探測儀顯示的箭頭方向向上，說明接地點方向與采集器箭頭方向是相同方向，如下圖示：

利用“接地點方向"檢測環路接地：

系統中如果有兩條支路的一極或兩極連接在一起，形成閉環系統，稱之為環路。通常環路以以下幾種形式出現：

（1）兩條支路的正極和負極分別相連形成環路；

（2）兩條支路的正極或者負極中的一極相連形成環路；

（3）兩條支路中一條支路的正極通過負載與另一條支路的負極相連形成環路。

如果現場條件允許，建議在檢測時斷開環路的連接壓片，以提高檢測效率，減少檢測時間。不能斷開環路或環路本身就是非正常的，這時分析儀所發信號都會被環路把信號分流，造成在環路內都能檢測到接地信號，導致找不到接地點的具體方向。可根據方向判斷接地點。

下面就第1種環路情形舉例說明查找環路接地點的方法，如圖所示： 

如圖所示：支路1和支路2形成一條環路，而支路3是環路上的一條分支并有接地故障。用探測儀分別在A、B、C、D、E五個點檢測，其箭頭指的方向是探測儀所檢測的接地點方向，根據A、B、C、D、E點所檢測接地點的箭頭方向可知E點所在的支路是環路的分支，有接地故障并能故障定位。其它類型的環路接地可以采用類似的方法進行故障點定位。

利用“波形"來判斷接地

通過波形可以判斷被檢測支路的接地程度：波形幅值越大說明被檢測支路接地阻抗越小；波形越平滑，說明被檢測支路絕緣越好。

六、注意事項

（1）由于裝置是精密儀器，在運輸、使用和存放時要小心輕放，各部件要防止摔、跌等強烈震動，保證使用的高精度。

（2）每次開啟探測儀后進行檢測前，探測儀與分析儀之間要進行一次信號的同步，同步時需保持探測儀與分析儀之間在5米以內的距離，信號同步完成之后，探測儀可以遠離分析儀，使用時，信號同步后請保持探測儀開啟狀態。

（3）每次使用完成后，需將探測儀的電池從電池倉中拔出，充滿電后以供下次使用，探測儀電量不足時，應立即更換電池以保證檢測的順利進行。

（4）分析儀一定要接在被檢測支路之前（按電流流向），正、負、地三條線分別對應接在直流正母線、負母線和地線上，保證接地線接地良好。

（5） 由于采集器的靈敏度很高，在檢測時應讓采集器處于靜止狀態，以免影響檢測準確度。

（5） 探測儀使用采集器檢測時，如果出現“鉗表飽和"的字樣，請確保采集器所鉗支路的漏電流大小沒有超過2A，如超過此數值，請鉗正負極雙根線。

（6） 由于探測儀采集器采用齒片交錯工藝，在使用時，打開采集器卡好線后，采集器要自然閉合，若是不能自然閉合，應觀察后小心閉合，不能外加大力強行閉合，如強行閉合，會導致鉗口上的齒片錯位，損壞采集器。