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【中图分类号】 TD82 【文献标识码】 B 【文章编号】 1671-1297(2012)07-0193-01
近年来,煤矿企业随着机械化、自动化技术水平的不断提高,矿井电气设备不断更新,煤矿机电事故一旦发生将影响整个矿井的安全生产,危害程度越来越严峻。我们深入思考,其中一部分事故就是因为电气设备绝缘损坏后造成的。
我矿有两个综采工作面、两个综掘工作面,现我公司的发展目标:多上设备少上人。为此,在机电管理方面就成为了我矿管理中的重中之重。在煤矿机电方面,机械部件损坏可以轻易的找出原因或进行维修,但电气方面非常麻烦,根据工作经验和停电原因来查找故障,工作效率非常慢,有时,甚至一天也查找不出来是什么原因。因此,为杜绝此类事故的发生,我矿在接地遥测方面使用接地电阻测试仪对全矿井接地电阻进行测量,减少电气事故的发生。
一 接地电阻测试仪的用途
ZC29B型接地电阻测试仪专供测量各种电力系统,电气设备,避雷针等接地装置的接地电阻值。
亦可测量低电阻导体的电阻值;还可测量土壤电阻率。
本仪表执行标准GB/T7676-1998《接地电阻表》国家标准。
二 规格及性能
规格
型 号测量范围最小分度值辅助探棒接地电阻值
0~10Ω0.1Ω≤1000Ω
ZC29B-1型0~100Ω1Ω≤2000Ω
0~1000Ω10Ω≤5000Ω
0~1Ω0.01Ω≤500Ω
ZC29B-2型0~10Ω0.1Ω≤1000Ω
0~100Ω1Ω≤2000Ω
使用温度:-20℃至40℃。
相对湿度:≤80%。
准确度:3级。
摇把转速:每分钟150转。
倾斜影响:向任一方倾斜5°,指示值的改变不超过准确度的50%。
外磁场影响:对外磁场强度为0.4KA/m时,仪表指示值的改变不超过准确度的`100%。
绝缘电阻值:在温度为室温,相对温度不大于80%情况下,不小于20MΩ。
绝缘强度:线路与外壳间的绝缘能承受50Hz的正弦波交流电压0.5KV历时一分钟。
外形尺寸:1×b×h,mm:172×116×135。
重量:约定俗成2.4Kg。
三 结构和工作原理
1.结构
ZC29型接地电阻测试仪由手摇发电机、电流互感器、滑线电阻及检流计等组成。全部机构装在塑壳内,外有皮壳便于携带。
2.工作原理
当发电机摇柄以每分钟150转的速度转动时,产生105~115周的交流电,测试仪的两个E端经过5m导线接到被测物,P端钮和C端钮接到相应的两根辅助探棒上。电流I1由发电机出发经过R5,电流探棒C′,大地,被测物和电流互感器CT的一次绕组而回到发电机,由电流互感器二次绕组感应产生I2通过电位器Rs可使检流计到达零位。因此,在标度盘满刻度为10,读数为N时:
I1?Rx=I2?RsN10 Rx=I2I1?RsN10
I2I1=K K=CT电流互感器的电流比,ZC29-1电流比K=2.5,ZC29-2电流比K=1/4。
Rx=K?RsN10
1 现场试验时工作环境条件因素
因为需要试验的公司大多数是新建、迁址或者偏僻地方的工厂,提供给我们的测试条件非常有限。有的新建厂房没有电源,只能从很远的地方拉到工作现场,使用的是0.25mm2护导线,到达工作点电压已经很低,这时,测试仪无法正常工作。有时插座接触不良,只能借助其他工厂发电机发电,这时电压忽高忽低,很不稳定,极易造成一系列问题,例如开机后容易烧了保险,或者无法正常开机。综合以上条件,在今后安排专用发电机、电缆、插座等准备工作中,以解决电源不稳定和测量时严禁断开电源回路问题为主。
2 现场试验时仪器操作的注意事项
我在工作现场往往工作量大、任务重。在实操中,工作一展开就常常碰到问题,工作人员直接把测试接线夹夹在变压器抽头,不分电压线在内、电流线在外的原则,从而造成此原则上和操作上的习惯性错误动作。然而工作人员依然疏忽,常常强制性地将测试接线夹的最里端夹在抽头,使两者之间的接触面很少,同时由于操作不当,测出的电阻数值很大,无法跟出厂家原资料对比,因此很容易造成误评。
工作人员由于配合不当,在测量结束后没有及时将仪器程序退出,另一工作人员便直接拔下测试接线夹,此时接线会发出很沉的放电声音,犯下测量时不解断开测量回路的严重错误,从而很容易损坏仪器的正常功能。另外测量中型变压器时,工作人员在测量好ABC三相,需要换分接开关档位时,由于他们之间配合不默契,没有及时退出仪器程序,直接换分接开关档位,使得分接开关触点仍然带电,这种错误操作会造成严重危害。因此测试结束后,改拆接线时一定要在测试回放电后再进行另一项操作。 以上各种情况都是由于工作人员没有认真阅读说明书、不了解仪器功能、在实践中没有遵守测量操作上的原则等行为造成的。在以后的工作中,当碰到容易酿成习惯性、破坏性、不合理局面的细节问题时,需要我们在工作中不断地改进工作方法和完善实际操作中的操作程序:(1)测量时严禁断开测量回路;(2)测量时严禁断开电源回路;(3)测试结束,改拆接线时一定要对测试回路放电后进行;(4)电源线三眼插头不要变成两眼插头。
3 现场试验时电流选择
现场进行实际操作时,还应注意变压器直流电阻测试仪的测量电流选择:
(1)35kV及以下电力变压器采用电流为1-3A直流电阻测试仪;
(2)110kV电力变压器采用电流为3~5A直流电阻测试仪;
(3)220kV电力变压器采用电流为10A直流电阻测试仪;
关键词 电线电缆;智能类型;绝缘电阻;通断测试;关系研究
中图分类号 TM7 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2016)160-0140-01
在当前经济社会日益发展和科技日益进步的背景下,航天、航海、军事以及特种技术等领域广泛地应用了智能型电线电缆,有效地提升了电力资源和信息信号的快速传输。但是一旦遇到潮湿、腐蚀、烧灼以及温差过度变化等不利情况,并且很多电线电缆由于是铺设在户外移动场所,如果遇到外力挤压、伸缩、拉弯等因素,就会出现故障,影响电线电缆的正常使用。因此,测试这种智能型电线电缆绝缘电阻和通断的关系,以往国内普遍应用的是人工操作的形式。但是因为这种测试具有相当高的技术含量,工作时间非常长,要非常精密、准确的测算,对测试人员和技术的要求比较高,不仅增加了工作难度,也不能保证测试的准确性和科学性。笔者试就智能型电线电缆的绝缘电阻与通断测试仪的科学应用,对于改善电气设施检测效果,提升设备检修维护的技术性能等方面的作用,谈些粗浅的认识。
1 传统测试方法的利弊
当前在对电线电缆绝缘电阻进行测试的时候,往往采用很多方法,然而在实验室条件下测试的比较多,并且往往通过高压摇表仪器进行测试,如果是检测智能型的电线电缆,就明显需要很多时间和人力。按照2007年颁布实施的《电线电缆电性能试验方法》(GB/T 3048-2007)规定,测试绝缘电阻可以使用检流计比较法与电流―电压法。但是这两种检测技术各有利弊,比如,检流计比较法是依托相同的电压环境,对需要检测的绝缘电阻和标准电阻测试数值分别对比,测试的最后数值同电压的精准系数关联不大,虽然测试的安全性能比较高,不过测试相对不是很快,测试的仪器比较大,在固定的场所检测比较适宜。电流―电压法虽然对前一个方法进行了完善,不过在测试仪器的准确程度、安全性能和内阻数值上要求比较严,而且如果电压环境不一样,测试出来的结果也不一样,准确性不是很强。
而目前应用效果比较好的就是回复电压法,不进操作起来很便捷,而且测试的结果很准确。这种方法通常是借助绝缘材料对于电压的极化情况,形成束缚作用的电力负荷,让内部的偶极子向着同一个方向组合,让外部的电压消失后,将电力负荷散发出去,电线电缆的内部出现了去极化现象,撤除两极中的短接线,这种现象还可以持续,这时候自由的电力荷载就将以电势差的形式出现到两个电极中间,形成回复的电压。一旦电线电缆遇到潮湿环境或者出现了老化问题,绝缘性能失效,回复电压就会出现变化。这种测试原理近几年已经广泛地应用到了成套的测试设备,并且对于已经潮湿或者老化的电线电缆绝缘电阻的测试效果非常明显。
2 智能型电线电缆的绝缘电阻与通断测试仪研究
2.1 测试装置的基本结构
对于智能型电线电缆绝缘电阻与通断关系进行测试,目前主要是应用上位机和下位机统一的方法,通常包含测试、控制和人机交互等环节(如图1)。
为了保证测试结果的安全性和稳定性,一般选用的是IPC一610工业控制计算机作为上位机,而使用兼具了回路测试和控制电路测试功能的嵌入式单片机作为下位机,使用航空插座作为电线电缆检测插座,一共利用了12个插座,一个插座有128个芯,一共有1536个芯,测试电线电缆绝缘电阻和通断关系的时候,将测试装置和电线电缆通过专门的电缆进行了连通,同时使用USB端口进行了上、下位机的连接,以保证电源和信号能够及时传送。
2.2 测试装置的技术要点
但是这种测试方法需要克服一定的技术难题,比如,需要了解绝缘高压的形成过程,如何能够稳定地经由测试装置的电路板和电子部件,连接在被测试电线电缆的上下端口,电线电缆数量很多要予以编号和进行继电设备矩阵的设计,使用USB端子对电路和通信协议进行连接要把握好,而且需要科学地设计测试工作程序、确定数据库和合理分析、利用测试结果。
一是科学设计测试回路系统。测试智能型电线电缆绝缘电阻的时候,首先应当在需要测试的电线电缆两侧经由插座接上高压,设计成测试回路,通过精确的电阻系统与电子元件组成分压的电路系统,保证测试回路传输的数据在电压取样系数的范畴内。因为检测的信号不是很强,波形变化很大,因而很容易受到外来电磁波和噪音的影响而变得相当小。所以在测试回路设计的时候需要考虑滤波设施,以增强测试结果的准确性,防止绝缘电阻测试出来的信号不符合数据采集的需要,也不利于分辨取样,影响测算到信号的精确度。
二是科学设计继电设备矩阵。对智能型电线电缆的绝缘电阻和通断关系进行测试,往往需要采集很多电路的信号资源,并且需要在不一样的测试环境下,检测各种电路连通的信号情况。传统的测试方法,往往是利用A/D增加值对电线电缆上部的客观情况进行取样,不过却使得测试变得非常繁琐,而且也让技术人员操作的时候需要多次反复进行。所以目前使用比较多的就是通过构建继电设备矩阵模型,以及时地获取测试装置里面各个信号的数据资源,非常灵活方便,而且有着非常好的扩展效果。
三是科学应用USB端口连接模式。近几年USB端子连接技术在电脑上应用的非常广泛。这种技术与RS-232接口比较接近,具备能够连接USB端口的硬件设施,并且可以满足USB通信协议中的相关数据,就能够将其连接到嵌入式测试装置内,利用电脑设备众多的信息组件,满足USB通信的测试功能。
四是科学设计软件控制系统。一般来说,电脑设备能够通过可视系统的研发设计来满足不同的需求,所以对于智能型电线电缆绝缘电阻和通断关系的测试,就可以通过科学地设计开发可视的嵌入式软件控制系统,减少对于技术人员的工作时间要求,提高作业效率,而且能够直观地连接测试结果。而这种嵌入式系统在设计的时候要综合运用多种计算机编程语言,如果通过模型封装的方法,就能够确保控制系统的工作程序有效进行,同时由于每个模型都是各自独立的,避免了扩大软件数据误差的比例,对控制系统智能化纠错容错性能的实现,具有很大作用。
3 结论
智能型电线电缆绝缘电阻与通断关系测试仪在经过了科研论证、参数测试和实践检验之后,测试效果非常理想,不仅扭转了以往测试技术不科学、测试结果不准确的弊端,实现了嵌入式测试技术领域的创新,而且有效地保证了电力设施的正常运转和电力资源的及时输送,改善了工作效能,为提升军事、航天等领域应用性能发挥了积极作用。
参考文献
[1]丁桂荣.浅谈如何进行电缆绝缘电阻测试[J].科技咨询导报,2007(7):113.
[2]秦德满,李勇,吴长雷,等.一种高绝缘电阻测试仪的设计[J].电子设计工程,2015,23(7):39-42.
关键词: 轨道交通;接地电阻;检测
中图分类号: U264 文献标识码: A 文章编号:
1 引言
随着国民经济的飞速发展,城市的人口数量也是在日益的增加,这就导致居民的出行成为了城市的一大难题。城市轨道交通以其安全、快捷、准时、舒适、运载能力强等特点逐步得到人们的认可, 近年国内一些大中城市都陆续兴建地铁项目, 对缓解城市交通压力取得了明显的效果。地铁大部分区段位于地下,由于其环境特殊,地铁里的设备样式复杂且品种多样,几乎覆盖了电力、电子、通信以及控制系统等各种领域,为了保证人身安全及设备的可靠运行,每种设备都有其自身的接地要求。
2 地铁接地系统概述
地铁车站有多种系统需要接地,包括牵引变电所及降压变电所的工作接地,有保护人身安全和设备安全的保护接地,还有通信系统、信号系统等弱电设备的接地,以及地上车站的防雷接地等。地铁与地面大型公用建筑的唯一差别就是采用直流牵引供电系统,750V 或 1500V 直流供电制式,通过馈电线路送至接触网或接触轨,电动机车通过受流器与接触网或接触轨接触而获得电力,最后通过作为回流线路的走行轨将电流引回至牵引变电所。
由于钢轨与大地之间不能做到完全绝缘,因此由钢轨回流至牵引变电所的电流必有一部分经大地流回牵引变电所,这部分电流被称为杂散电流,它会对地下的金属构件产生侵蚀破坏作用,因此地铁的接地设计与一般民用建筑的接地设计有所区别。
目前各城市的地铁接地电阻以人工接地为主,即对设备基础槽钢进行绝缘处理,采用外引接地极,绝缘引入,设置专用接地网。地铁接地网由两部分组成,即由设备基础槽钢用镀锌扁钢连接起来的内部接地网,以及外引接地极用镀锌扁钢连接起来构成的外部接地网,外部接地网的绝缘引入在接地母线排处和内部接地网构成地铁的接地装置。南京地铁车站结构一般均采用地下连续墙,接地极在结构底板下打入,地铁系统是一个封闭的环境,接地网同建筑结构钢筋互相连接,构成了等效法拉第笼,使得地铁内各处等电位,对其接地电阻的检测也有着相应的特点。
随着地铁建筑规模的扩大,其内部各种电力、电气、电子及通信、监控系统等设备的使用日趋增多,地铁内的建(构)筑物的接地装置就显得尤为重要,检验一个地铁工程的接地装置是否正常运作,就要对该工程的接地电阻进行测试。
3 地铁接地电阻检测的若干问题
3.1 接地电阻的检测
接地电阻的现场检测首先是外观检测,观察其接地的可靠性,各接地装置的连接等,然后主要通过接地电阻仪来测量接地电阻值,实际检测过程中由于检测人员的操作、检测仪器本身的精度及校准、检测环境等因素会导致接地电阻值存在偏差和误差,因此接地电阻检测首先要摒弃这些不利因素所造成的影响,检测人员应严格按照操作规程操作,对于测量使用的仪器应当经过严格的校准和计量认证。
3.2 地棒位置的选取
接地电阻常采用电位降法进行测量,比如常用的 ZC29B 型、4105 型、K2016B 型接地电阻测试仪都是采用该法进行测量的。
在实测中我们发现不同的接地极位置测得的接地电阻值也不相同,对此有标准给出了正确选择接地极距离的方法。 GB T 17949.1-2000《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第一部分:常规测量》中规定,当接地电阻随电位极间距变化的曲线水平阶段对应的电阻值, 可当作被测地极的真实接地电阻值。
相关规范对测量的距离的规定是:CE间距离取(4~5)D(D 为地网对角线的长度),PE 取(0.5~0.6)CE的距离。对于一般建筑物,这两个值在实际的工程中相对容易获得,但对于场地有限的城市,尤其是轨道交通的地面站,这样的测量条件通常很难达到,比如在已有路面及建筑物的地方建设地铁站。限于现场的各种特殊条件,如果严格的按照标准的方法有时会很难选取到合适的接地极位置。施工现场常用ZC-8 型接地电阻测试仪,测试仪的三极呈直线布置进行测量。
3.3 接地电阻值的确定原则
接地电阻的大小是影响实现接地系统功能的重要因素之一,且直接影响接地系统的投资规模。关于地铁接地电阻值,有关规范说法不一,如 GB 50174-93《电子计算机机房设计规 范》中规定“交流工 频接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地四种接地宜共用一组接地装置,其接地电阻值按最小值确定”。 GBJ 79-85《工业企业通信接地设计规范》规定“电信站的通信接地,接地体单设时,接地电阻值≤4Ω;与工频接地共用接地体时,接地电阻值≤1Ω”。而长期以来,参照国外标准要求,国内地铁接地设计的接地电阻小于 0.5Ω。
接地电阻具体应如何确定, 应从各种接地所具有的具体功能进行分析。 强电接地以泄放大电流为主,其接地电阻值涉及人身安全,因此不得大于规定值, 而弱电直流一是为电子电路提供基准电位的接地,此时弱电基准电位的接地对地电阻应大于 1mΩ以上。考虑弱电设备的易耦合性,一般仍将直流接地与大地做连接, 同时将弱电设备外壳与其基准点做单点连接,求得可保证的等电位。弱电系统外壳及系统内连接线缆屏蔽层的接地,通过该接地泄放的最大电流也不过是电流碰壳引起的短路电流。综合上述情况,直流接地电阻最好与系统保护接地电阻一致(4Ω),且其在等电位情况下可以与 PE 线连接。即交流工频接地、安全保护接地、直流工作接地共用接地时不会产生不可接受的干扰,其接地电阻值按最小值确定,这是符合规范要求的。
2.4 测量辅助线的影响
在实际检测中,往往需要使用一定长度的测量辅助线,但辅助线本身对测量有一定影响。⑴ 辅助线本身存在线阻,会影响测量结果的准确性,且在不同的工作频率接地电阻测试仪上使用时也会呈现不同的阻抗值。⑵ 测量辅助线易受周围电磁波的干扰,现代城市无线通讯日益发达,在地铁站的各种移动通信发射塔、大功率发射天线等发出强电磁波,还有大功率设备频繁启动场所等,电磁波干扰严重时会使测量数据跳动,无法读出准确的数据。为了减小辅助测量线对检测结果的影响,保证测量结果的准确性,可采取以下措施:
⑴ 尽可能选用长度适合、截面积小的多股内芯铜导线作 E 极接地检测辅助线;
⑵ 检测中使用辅助测量线时,应对接地电阻检测结果进行修正,减去增加的辅助测量线的线阻;
⑶ 当测量现场周围屋面有移动通信天线时,辅助测量线可考虑采用屏蔽线;
⑷ 辅助测量线在测量时尽量放直,不应缠绕,避免卷在一起而增大辅助测量线的阻抗,引起测量数据不准确。
4 接地电阻的测量与异常现象的分析
在接地电阻的检测中,各种客观和人为因素都会影响检测结果的真实性和准确性,同时检测过程也会受到检测地点的环境状况、检测设备及季节与天气变化等各种因素的影响,从而引起或大或小的误差。
人为的因素主要有检测人员由于长期从事检测工作的重复劳动,在检测过程中偷工减料或弄虚作假造成测量的数据失实,或者由于检测人员无意识的操作失误和测量不当造成的检测数据的误差等。主观的人为原因通过加强检测人员的纪律监督及工作服务意识的教育是可以避免的。但客观的环境状况,检测设备及季节与天气的变化等因素则较难把握其规律,由此造成测量误差及错误。
关键词:遥测电阻应变仪,CPU,无线传输
1 遥测应变仪的工作原理及其设计中问题的解决方案
1.1遥测应变仪的工作原理: