多功能微機保護實驗系統可以實現多種微機繼電器特性測試試驗、微機線路保護試驗機常規保護繼電器實驗。其中繼電保護裝置是整個多功能微機保護實驗裝置的信號源,能夠對電力系統正常運行情況或故障運行情況下的電壓信號和電流信號進行模擬,同時能夠接受開入與開出信號。

檢修人員在日常的設備運維中對變電站內保護裝置進行定期的校驗是必要的手段。而在多功能微機保護實驗系統中則可很方便地完成繼電器特性實驗和保護裝置實驗。

繼電保護是研究電力系統故障和危及安全運行的異常工況,以探討其對策的反事故自動化措施。檢修人員在日常的設備運維中對變電站內保護裝置進行定期的校驗是必要的手段。繼電保護工在日常保護定校中存在誤整定、誤碰、誤接線"三誤"風險,尤其是誤碰和誤接線,雖然二次安全措施能在一定程度上降低誤接線概率,但是由于試驗方法決定了在試驗前后必須拆除和恢復連接二次線,此過程中的安全風險依然存在。因此,改進試驗方法,降低繼電保護"三誤"風險至關重要。目前,基于多功能微機保護實驗系統進行在繼電保護裝置校驗工作時,由于設備接線和端子排格局的限制,往往需要將電壓端子接線拆下,再將繼保儀器上的測試線用鱷魚夾夾住被測線。這種方式由于端子排接線密集等原因容易造成短路,給設備和實驗人員帶來安全隱患,或者接線接觸不牢固造成測量結果不準確等問題。具體如下:①工作拆線時,由于端子排單元空間小,接線人員易誤碰臨近單元二次回路,造成保護異常或誤動;②誤拆(接)接線造成作業人員低壓觸電傷害;③若拆除二次回路后恢復回路不當易引起二次回路異常;④電壓接線中,如果用原來的電壓線插入端子排緊固螺桿孔洞中,由于接觸、固定不良,會造成試驗中電壓消失,干擾試驗,而用鱷魚夾夾電壓輸入線,由于鱷魚夾金屬裸露部分隨著試驗線的晃動,極易造成電壓相間短路,存在安全隱患。

測試線設計分析

1、規格a測試線

規格a測試線為兩頭金屬插頭Φ2.5mm的測試線,兩頭都為插拔式。此種測試線適用于在端子排上進行短接,無需在兩個短接的端子間拆接線。

2、規格b測試線

規格b測試線為一頭金屬插頭Φ2.5mm、另一頭金屬插頭Φ4mm的測試線,兩頭都為插拔式;此種測試線適用于電壓輸出和開入量采集,無需拆除和恢復二次接線。

3、規格c測試線

規格c測試線為兩頭金屬插頭Φ2.5mm的測試線,兩插頭都為旋轉螺栓式。此種測試線適用于在端子排內部短接孔及其他有螺紋的孔進行短接,內部短接孔一般帶有螺紋。

4、規格d測試線

規格d測試線為一頭金屬插頭Φ2.5mm、另一頭金屬插頭Φ4mm的測試線,金屬插頭Φ4mm為拔插式,金屬插頭Φ2.5mm為旋轉螺栓式。此種測試線適用于在端子排內部短接孔及其他有螺紋的孔進行電壓輸出和開入量采集。

5、設計集成要求

根據設計的安全性與高效性原則,結合繼保試驗的工作特點,得出設計集成要求如下:①測試線長度:測試線需滿足繼保試驗下各種接線距離的要求,需設計100mm和200mm兩種規格;②規格:制作的材料需滿足繼電保護對測試線的要求,線芯2.5mm;③顏色:根據實際繼保試驗中對相色的辨別,需設計黃、綠、紅、黑、藍五種顏色。

6、新型繼電保護測試線的特點分析

新型繼電保護測試線對解決繼電保護試驗"三誤"風險中的"誤碰""誤接線"問題有明顯效果,同時也大幅縮短了試驗接線所需的時間,大大提高了工作效率。新型繼電保護測試線的特點具體有以下三個方面:①新型繼電保護測試線由于把鱷魚夾接線方式改為插拔式,試驗接線時,不需要把端子排上連接線拆下,而是直接利用改進后的卡簧插頭穩固插于端子排連接鐵片的環孔上,消除了拆接線時工作人員誤碰其他運行單元二次線的隱患;②使用新型繼電保護測試線,拆接線過程減少,全過程無裸露帶電部位暴露,消除了作業人員低壓觸電傷害;③使用新型繼電保護測試線,由于不需拆接線,直接插拔于端子排上,卡簧接頭固定穩定,全過程無裸露帶電部位暴露,消除了電壓相間短路隱患。

測試線功能測試試驗

繼電保護測試線是一體化制作,應該符合繼電保護對接線的基本要求,所制作的測試線的承載能力應該滿足試驗電壓、電流的要求,因此對其進行功能測試,測試環境如下:①工作條件:承受電壓輸入為50~110V,承受電流輸入為0.1~10A;②環境條件:工作環境溫度在0℃~60℃之間,工作環境濕度≤90%。檢測方法按照《電力安全工具預防性試驗規程(DL/T 1476-2015)》執行。對測試線外觀進行檢查。檢查測試線外觀是否完好,接頭處是否密封,接頭位置應模具整體澆注,無裂紋。測試線導通試驗。隨機抽取20根測試線,對測試線施加可承受范圍內電壓,測量每根導線的導通性。并經萬用表測試測試線電阻不大于1歐姆。測試線絕緣表皮的絕緣性測量。測量抽取的20根測試線,用絕緣電阻表500V檔測試表皮絕緣情況。測試內容及結果如下:

①外觀檢查:外觀完好,無破損,接頭位置模具整體澆注,無裂紋,檢查合格;

②導通實驗:隨機抽取20根測試線,測量每根導線的導通性,測量測試線電阻,其小于等于1歐姆,檢查合格;

③絕緣性測量:測量抽取的20根測試線的表皮絕緣情況符合要求,檢查合格。測試結果表明,本文提出的繼電保護測試線符合繼電保護對接線要求,符合試驗對電壓和電流的承載力要求。

應用效果

使用新型的繼電保護測試線之后,在試驗過程中減少了拆接線的過程,而且新型的繼保測試線固定可靠,不易脫落,不僅提高了試驗效率,而且還提高了試驗過程中的操作安全,符合當初設計的預期。現有的繼保測試線都是同一種規格,本設計能夠更好地滿足班組實際工作中遇到的困難,其效益主要體現在兩個方面:①經濟效益:本設計通過簡單的改進接頭,應用中接線牢固可靠,減少了拆接線的時間,間接減少了試驗的停電時間,帶來經濟效益的提升;②安全效益:由于本設計可以免去部分端子的拆接線,減少了工作人員在拆接線過程中的安全風險,降低了電力企業的安全事故,安全效益顯著。綜上所述,新型繼保測試線的應用,能提高電力工作的經濟,安全效益,具有比較大的推廣前景。

我國生產的絕緣電阻表的電壓規格分為 50V、100V、250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V 共8個檔次。電壓規格也稱為絕緣電阻表的電壓等級或額定電壓,是絕緣電阻表測試端的輸出電壓,即絕緣電阻表向被測對象施加的測試電壓。該電壓值越高,能夠測量的絕緣電阻的數值也就越大,然而,對測試線的耐壓性能也就提出了更高的要求。此外,由于測試絕緣電阻時所處的環境條件大多比較差,通常是生產現場或建筑安裝工地等,所以對測試線的選用要求要多方面考慮,通常應當注意以下幾點。

①抗電強度高,導電性好。絕緣電阻表測試線中流過的電流一般最多只有10mA左右,但要求其耐壓強度必須足夠高,比如電壓規格為1000V的絕緣電阻表,其測試線的耐壓不得低于2000V。綜合考慮導電性和耐壓性,故測試線必須選用多股銅芯絕緣導線。

②減少額外泄漏電流。與其它導線一樣,絕緣電阻表測試線的外皮絕緣性能主要是由表面絕緣電阻和體積絕緣電阻所構成。為了減小測試時各電阻成分造成的額外泄漏電流影響測試結果的準確性,在選用絕緣電阻表測試線時,要求必須選用單根線,而不能采用雙股絞合線或雙股平行線。

③便于操作,經久耐用。絕緣電阻表通常在非固定場所使用,在測試接線之前要實施放線(解放扎成捆的測試線);測試時則要在絕緣電阻表和被測對象上連接測試線并對其合理擺放,測試結束后還要將測試線收攏起來(打成捆或卷成盤狀),以利于隨表一起攜帶及存放。因此必須考慮到測試線在使用中的易操作性,故要求測試線的質地應當柔軟、耐彎曲疲勞、韌性優良,即使在冬天低溫條件下也不至于發硬和變脆。其導電線芯的每股直徑易細不易粗,對于標稱截面的大小,由于測試電流僅為數mA 之小,故只需考慮導電線芯同絕緣電阻表接線柱及被測對象連接的方便性與機械強度夠用即可,通常選用1mm截面左右比較適宜。

④耐油性、抗腐蝕。許多的絕緣電阻表使用場合具有腐蝕性氣體、液體或油類物質,這些物質的腐蝕性和滲透性將大大降低測試線絕緣性能等理化指標,故選用測試線時,應選用那些耐油、耐酸堿性能好的導線,如采用聚丙烯(pp)、聚乙烯、丁腈橡膠(NBR)、氯醚橡膠等作為絕緣外皮的電線。

⑤長短適度。測試線的長短要根據測試現場條件和被測對象的特點而定,但總的原則是宜短不宜長,情況許可的話,測試線應越短越好。

⑥為避免接線錯誤及方便接線時進行辨認,L、E、G3 條測試線應分別選用不同的顏色。常用于輕型電器設備、控制系統的聚氯乙烯絕緣及護套安裝軟電線、橡膠絕緣丁腈護套(JBQ 型)電機電器引接線、丁腈聚氯乙烯絕緣(JVR 型)電機電器引接線、氯磺化聚乙烯絕緣(JBYH 型)電機電器引接線等均可被采用作為測試線使用。

測試線的正確連接

絕緣電阻表上的 3 個接線端鈕"L"(線路)、"E"(地線)和"G"(屏蔽)與被測對象之間應當通過測試線正確地連接起來,這種連接在一般情況下是不可隨意、不可混淆的,否則將給測試結果帶來不可忽視的誤差。通常測試線連接采用以下 3 種接法。

1、一般性絕緣測試

當被測對象在電氣結構上無特殊情況,而且對其絕緣性能的測試又無特殊要求時,僅使用L和E這2個端鈕的測試線即可,并且一般不必區分 2 條線的極性,只要把 2 條測試線線分別接到被測對象的 2 個測試點位即可。比如測試白熾燈燈頭的絕緣電阻時,2 條測試線應分別接到燈頭上的 2 個接線端子上,無須區分測試線的極性;測試低壓供電線路 2 條導線之間的絕緣電阻時,只需將絕緣電阻表的 2 條測試線分別連接到被測試導線的導體上即可。

2、對地(外殼)絕緣電阻測試

當測試電氣設備或電力線路的對地絕緣電阻時,絕緣電阻表的"L"端應連接被測對象的導電工作部分(高電位),"E"端連接被測對象的外殼或地線(低電位),以避免由于大地雜散電流的影響。例如測量電動機的對地絕緣電阻時,可將"L"端連接到電動機繞組的接線端子上,把"E"端連接到電動機的外殼上;測量電力線路的對地絕緣電阻時,"L"端連接被測線路的導體,"E"端則連接地線。

3、抗絕緣表面漏電流測試

被測對象有關測試部分可能存在不利因素(如油污、積垢、濕度較大等),處理后其絕緣表面的漏電流仍可能較大,將導致測試結果嚴重失準。為了排除絕緣表面漏電流對測試的影響,必須將被測對象的屏蔽層或不須測量的部分與絕緣電阻表的"G"端相連接這樣漏電流就經由"G"端直接流回兆歐表內發電機的負端形成回路,這就從根本上消除了絕緣表面漏電流的影響。下邊以 2 種典型的抗絕緣表面漏電流電氣絕緣測試為例,說明如何進行測試線的連接,以排除被測對象絕緣表面漏電流對于測試的影響。

①電力電纜的絕緣電阻測量。電力電纜絕緣電阻的測試項目有U相對V相、W相、N線及外殼;V相對U相、W相、N線及外殼;W相對U相、V相、N線及外殼;N線對U相、V相、W相及外殼共4種。現以U相對V相、W相、N線及外殼的絕緣電阻測試為例,其它項目的測試方法類同。兆歐表的"L"端應與電力電纜的U相導體連接;V相、W相與N線用裸導線連通后再接到電纜的金屬外殼上,并同時連接到絕緣電阻表的"E"端;兆歐表的"G"端子連接U相的絕緣體外表面上纏繞的裸銅絲。

②油浸自冷式電力變壓器的絕緣電阻測量。電力變壓器絕緣電阻通常的測試項目有高壓繞組對低壓繞組及外殼、低壓繞組對高壓繞組及外殼共2種。前一種測試項目的接法為:絕緣電阻表的"L"端連接已連通的 3 個高壓繞組接線端子,"E"端連接已連通的 3 個低壓繞組的接線端子和 N 端子及變壓器外殼,"G" 端連接高壓側已連通的 3 個瓷套管瓷裙上纏繞的裸銅絲;后一種測試項目的接法為:兆歐表"L"端連接已連通的 3 個低壓繞組接線端子和 N 端子,"E"端連接已連通的 3 個高壓繞組的接線端子及變壓器外殼,"G"端連接低壓側已連通的 4 個瓷套管瓷裙上纏繞的裸銅絲。

測試線的操作使用注意事項

電學測試是一項嚴謹而細致的工作,絕緣電阻測試當然也不例外,除了上面談到的對測試線諸多方面的要求之外,在具體的操作使用中尚有一些細節未被重視,甚至完全被忽視的細微末節的注意事項。其中以下4種情況應當引起重視。

①2條測試線不能接觸或絞纏在一起,應當分開單獨連接;測試線不能搭放在被測設備、其它金屬物體或線路上,也不能拖置于地面上;整個測試過程中,人手和身體的其他部位均不得接觸測試線路及被測對象的有關部位。這是因為測試線的絕緣缺陷、2 根導線間距很近或通過其它導電物體相互耦合形成等效并聯電阻、測試線對地面的耦合與泄漏作用等都會對測量結果產生一定程度的影響。

②應用絕緣電阻表測試高壓設備的絕緣電阻時,必須有2個人共同承擔,其中一個人必須帶絕緣手套、穿絕緣鞋,手持連接著"L"測試線的絕緣桿,往被測對象的測試點位上適時地搭接與撤除"L"測試線;另一人則負責搖轉絕緣電阻表與讀取測試數據。

③在帶電設備附近進行絕緣電阻測試時,若因測試需要而要移動測試線時,必須設專人監護,目的是防止測試線碰著帶電體而造成人身和設備安全事故。

④在測試線(嚴格地講還應包括表體本身和被測對象)附近不得存在較強的電磁場,即通有大電流的導體、電磁設備及元件、射頻信號裝置等,以免對絕緣測試造成干擾。