一种配电线路接地线多功能漏电流测试仪

张佰玲

深圳供电局有限公司大鹏供电局

【摘要】在配电网中，绝缘事故是引发供电系统故障的重要原因,因此绝缘故障的快速排查与诊断很大程度上关系到供电系统运行的质量与安全，在日常的运维工作中很重要的一项工作就是对配电架空线路的接地线的漏电流进行测量，并以此来判断配电网的绝缘劣化情况。

【关键词】接地线 漏电流 绝缘劣化

1.引言

在长期的运行过程中，电磁力、放电、热应力、湿热环境、油污、粉尘、有害活性气体等因素也会对线路性能造成影响，使其性能逐渐劣化，并且这种劣化过程具有不可逆和不断加速的特性。大量研究资料表明，配电网架空线路绝缘性能劣化是导致事故的主要原因之一，由于绝缘劣化引起事故的数量占事故总数的很大比例。

2.传统方法不足之处

目前采用的钳型毫安表进行漏电流测量存在两种不便的情况，（1）部分接地线与铁塔基础或者水泥杆体过于贴近，使得现有的钳型表头无法伸入里面测量；（2）部分接地线尺寸较大，钳型表头开口尺寸太小，无法完全钳进；（3）接地线漏电流值从几个微安级到几安的电流都存在，现有的毫安表对大电流无法测量。据统计，大约有30%的线路存在有上述三种原因而导致无法测量的情况。这些特殊情况使得运维人员无法对各线路、各支路的漏电流进行统一的、完整的检测，不利于对绝缘劣化情况的分析和诊断，影响电网的安全运行。目前的漏电流测试仪的不足之处的还表现包括以下几个方面：

1. 目前电流表一般用于三相交流电流测量，只能支持一种钳型电流传感器，测量范围只有一个等级，无法同时适应漏电流、常规电流、大电流的使用场合；

2. 目前的电流表带有的存储功能，内容一般只局限于电流大小和采集时间，未与线路编号、杆塔号结合，数据导出时不好追溯和整理；

3. 仪器无波器显示功能，无法观察到短暂的脉冲形的漏电信号；

4. 只有电流显示功能，无自动报警，辅助判断功能。

3.改进研究方向

根据目前漏电流测试仪存在的局限性，在进行改进时需要考虑的研究方向包括有：(1)减小钳型表尺寸。由于目前还存在30%左右的缝隙较小的特殊情况，因此应尽可能减小钳型表的尺寸。目前的钳型表一般为了增强测量的精度，往往会将里面的铁芯做得很宽很粗，以便达到微安级的测量精度，实质上接地线的测量精度在毫安级即可满足测量要求。因此项目将在保证基本的精度要求情况下，通过测试试验尽可能地降低传感器的尺寸，以便适应更多场合。（2）增加钳型表的测量内环尺寸。对现有接地线的尺寸进行调研和分析，统计出目前接地线的尺寸，然后在保证测量精度要求的情况下，通过测试试验尽可能地增加电流互感器的内环尺寸，以便适应更多场合。（3）采用组合和分体的传感器。由于被测电流值的范围大，单纯通过一种电流传感器无法满足测量的需求。项目拟通过两种不同的电流互感器来实现大、小电流的测量。结构上采用分体的方式，使用时根据需要选择合适的互感器即可。（4）增加智能化功能。采用智能算法，增加自动报警、辅助判断等功能。

4. 多功能漏电流测试仪

本文研究的一种配电线路接地线多功能漏电流测试仪的组成部分包括有：漏电流传感器及信号处理模块1、常规电流传感器及信号处理模块2、柔性线圈电流传感器及信号处理模块3、高速AD采样模块、微处理模块、RTC时间模块、USB接口模块、FLASH存储模块、按键模块、液晶显示模块、电池供电模块。如下图所示。

漏电流传感器及信号处理模块采用的传感器体积比较大，灵敏度高，主要用于测量微小电流的情况，采用开口型式的钳型电流表，钳在被测接地线中，当感应到二次电流后，通过专供漏电流传感器使用的处理模块1进行信号处理，经过整形放大后，输入给高速采样AD转换模块，AD转换模块将该模拟信号转换成数字信号后传输给微处理单元进行处理。微处理单元将采集到的数据存储在内部FLASH存储器中，并通过液晶显示器进行显示。微处理器还通过一个USB接口与电脑连接，可将存储器中的数据拷贝出去。

常规电流传感器及其信号处理模块2、柔性线圈电流传感器及其信号处理模块3的工作模式与上述内容相同。三种钳型表的测量量程设计为：漏电流为0-500mA，分辨率为0.01mA;常规电流传感器为：0-2A，分辨率为0.1mA;柔性电流互感器量程为2A-1KA,分辨率为10mA。

按键模块包括有“设置”、“切换”、“保存”、“确认”以及“0-9”的数字键组成。其中设置键可以对报警状态的三个阈值进行设置，可以设置当前时间、可以设置线路编号和当前杆塔号。保存键则是对当前测量值以一组数据的形式进行保存。切换键用于三种类型电流传感器的切换，用来切换微处理单元内对应三种不同灵敏度传感器的数据处理方法，避免由于传感器的切换导致的测量误差。确认键用于设置时，输入设置值之后的确认。

RTC时钟模块用于记录采集时间，在未使用情况下仍然可以由内部电池供电，不需要在下次开机时重新设置时间。

支持波形显示功能，可以显示当前信号的强度、频率以及实时曲线，有利于更好地观察和判断接地线的漏电流状态。

具体的面板功能和波形示意图,如下图所示：

产品外观图 波形外观图

5.技术特点

上述内容介绍的一种配电线路接地线多功能漏电流测试仪是根据目前的运维需要进行研究开发的，其主要技术优点包括以下几个方面：

1. 可同时支持三种不同量程的电流传感器，包括体积较大的漏电流传感器、体积较小的常规电流传感器、以及柔性线圈的大电流传感器；

2. 具有多参数存储功能：存储的测量内容包括有：线路编号、杆塔号、电流值、报警状态、采集时间等，可通过USB接口进行数据导出，方便数据的追溯和整理；

3. 传统电流表测量电流结果是交流电流的平均值，不能直接反映电流的波动情况。本发明在高速的AD采样的基础上新增了波形显示功能，可以实时地观察到电流的波动情况，以及短暂的脉冲型的电流信号，对于判断接地线的电流状态以及间歇性的局部放电有很大帮助；

4. 本发明新增了报警状态显示功能，包括三种状态“正常、观察、故障”,该判断标准根据接地线漏电流的大小值进行自动判断，并记录在存储列表中，有助于运维人员判断。

6.结语

该文介绍的是一种在配电线路日常检测中最常用的仪器，如果研制成功将有效解决现有设备适应范围较小，某些特殊线路无法测量的问题。一旦成果得到推广将获得良好的经济效益。直接效益主要表面为增加了仪器的适应范围，使检测人员更方便快捷地完成现场检测工作，提高工作效率，降低人力物力成本。间接效益表现为使得各个线路、各个支线的接地线漏电流在相同的时间内做到应检、尽检，有利于增强的实效性和完整性，有利于绝缘故障的整体分析和诊断，有利于避免相应的电网故障，挽回经济损失。

参考文献：

[1]  刘伟华.配电网架空线路绝缘状态监测技术研究 [J].电力设备管理. 2020,(08). TM752

[2]  陈明辉.葛晶.一种便携式漏电流在线监测装置的研制 [J]. 电力设备管理. 2021,(03).TM752

[3]  王帅.配电线路对地绝缘状态监测技术研究 [J]. 山东理工大学. 2020,(03).TM934.3

[4]  林仁杰.基于接地故障信息的配电线路绝缘预警方法研究 [J]. 福州大学.2018,(07).TM75

作者简介：

张佰玲(1988)，男 (汉族)，深圳，大鹏供电局配网资产部中压设备管理专责，职称：高级工程师；研究方向：电气工程及其自动化。