直流系统绝缘监察装置异常现象分析及处理

直流系统绝缘监察装置异常现象分析及处理
发表时间：2016-09-14T09:03:04.257Z 来源：《科学教育前沿》2016年7期作者：孙志斌[导读] 对于直流接地问题，不能仅从一个变电站、一个电厂角度分析问题，要从整个电网高度去考虑。

（大唐国际发电股份有限公司下花园发电厂河北张家口 075300）【摘要】本文介绍了常规直流绝缘监察接地试验中的异常现象，结合理论分析及现场验证进行分析探讨。

最终确定了同一直流系统中不能存在两个绝缘监察装置同时运行的结论，并提出相应的防范措施，从而确保直流系统中的绝缘监察安全可靠动作，避免再次发生类似现象。

【关键词】直流绝缘监察接地中图分类号：TM712 文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2016）07-011-02 1 前言
发电厂直流电源作为主要电气设备的保护、控制、信号及操作电源，是一个涉及面多、线长、点多十分庞大的多分支供电网路。

由于整个供电网络是通过电缆、导线、汇流排等导体与户外、户外高低压配电装置的端子箱、操作箱、保护装置、断路器机构等电气装置相连接，发生接地概率较高。

众所周知电力系统中直流操作系统采用对地绝缘运行方式，当发生一点接地时，并不引起任何危害，但必须及时处理，否则，当发生另一点接地时，有可能使继电保护发生误动、拒动。

实践中发现，直流接地不仅会造成继电保护误动、拒动，甚至会造成采用直流控制的设备误动、拒动，以至损坏设备，造成大面积停电、系统瓦解的严重后果。

因此，对于直流接地问题，不能仅从一个变电站、一个电厂角度分析问题，要从整个电网高度去考虑。

电力系统中的变电站、发电厂都出现过因直流接地故障引起的开关误跳闸、保护误动作等事故将造成重大的经济损失和严重危害，因此监视直流系统接地故障装置的装设及能否正确的可靠动作将非常有必要。

2 发现问题
下花园#3机检修期间，继电保护班对电气主控室#3机直流系统绝缘监察装置进行支路接地报警试验。

直流技术规程中规定额定直流电压220V系统的绝缘监察装置报警定值为25kΩ，试验方法为利用电阻箱分别模拟正、负极在其定值下的接地现象。

试验选择在I组馈线柜内备用支路的正极输出端窜入阻值设定为24kΩ的电阻箱后接地。

理论上当合入该备用支路空开后，绝缘监察装置应能可靠动作并报“直流接地”信号同时能准确报出模拟接地故障的该备用支路号。

可实际上其未动作报警，检查发现装置面板显示正极绝缘阻值在10 kΩ~50 kΩ之间不规则的摆动，造成其无法检测出接地现象。

更换该支路负极后，仍然出现此现象。

继续在I组馈线柜内已使用的支路进行试验，仍然出现此现象。

试验选择在II组馈线柜内分别进行同I组相同的试验，唯一变化为电阻器阻值降为20kΩ，装置显示阻值依然为10 kΩ~50 kΩ波动无法检测出接地。

3 理论分析
现有检测直流系统绝缘的方法主要有电桥平衡原理和低频探测原理。

根据电桥平衡原理实现的绝缘监测装置被广泛使用，但它不能检
测直流系统正、负极绝缘同等下降时的情况。

平衡桥原理如图1所示。

图1
用低频探测原理检测接地故障是近几年采用的一种新方法，但它所能检测的接地电阻受直流系统对地分布电容的制约，而且低频交流信号容易受外界的干扰，另外注入的低频交流信号增大直流系统的电压纹波系数。

随着微机保护大量抗干扰电容的安装使用, 直流系统开环辐射供电运行方式的采用使直流系统的对地电容电流增大。

现国内广泛使用向系统注入信号方式的微机型绝缘支路选线装置, 实际上已无法实现对接地支路的有效查找。

当电容电流大于检测装置对绝缘电阻泄漏电流的整定值时, 将造成误发信号, 影响装置的正确判断。

低频探测原理如图2所示。

图2
#3机直流系统装设的直流绝缘监察装置为北京华星生产的HY-DC5000型装置，脱硫直流系统装设的绝缘监察装置为北京申科PK-10型装置。

两套绝缘监察装置的原理均采用电桥平衡原理，如图1所述。

其中, RJ 为信号继电器的电阻, R + 、R - 分别为直流系统正、负母线对地绝缘电阻,正常情况下, R + 和R - 很大, 只有微小的不平衡电流流过RJ。

当直流系统发生接地故障时, 某一极的绝缘电阻下降, 电桥失去平衡，Rj有电流流过装置发接地报警。

根据平衡电桥原理，利用平衡电桥技术的绝缘监察装置只对非对称性接地灵敏度较高，而无法检测对称性接地故障。

如正负母线同时接地时，平衡电桥两侧绝缘电阻值同时下降且数值大小接近则装置无法报警，存在区分正负母线究竟哪里接地，以及无法测量接地电阻的弊端，导致装置误动。

以常规直流绝缘监察装置为例：两段直流母线分列运行时，是两个独立的直流系统，每段母线均投运一套监察装置。

为了测量对地电位，每个绝缘监察装置设有一个人为的接地点。

为防止在直流网络中其它任何地方再发生一点接地时而引起继电器误动，要求绝缘监察继电器的线圈具有足够大的电阻值。

在并列运行时，相当于一条直流母线一个直流系统，必须在并列前停运一段母线的绝缘监察装置，否则会造成两个电阻并列，对地绝缘电阻变为一半，造成一点接地。

此时如再有另一点接地，其接地电流足以造成某些继电器干扰、误动。

4 现场分析
结合上述理论分析进行现场分析验证：
1.排除装置自身故障因素，对装置采样模块进行更换。

实际验证更换后试验现象与更换前一致，未消除该异常现象。

2.排除其他支路存在同时接地现象对装置产生干扰，在模拟接地试验的同时对馈线柜内支路负载空开分别进行拉合试验。

当断开脱硫直流电源时，发现装置能正常显示出所接入的电阻箱设定阻值，并报“直流接地”信号同时能准确报出模拟接地故障的该备用支路号。

经现场检查发现，脱硫直流系统的馈线柜绝缘监察装置已投入使用。

因此分析#3机直流系统绝缘监察装置接地时的干扰为脱硫直流系统的原因，退出脱硫直流系统绝缘监察装置后，#3机直流系统绝缘监察装置恢复正常。

5 结论
结合理论分析和现场验证得出，在同一直流系统装设直流绝缘监察装置时不能同时投入双套运行。

6 防范及应对措施
目前我国火电厂在直流设计方面，普遍理念为机组与脱硫在直流系统上为各自独立。

我厂情况较为特殊，由于脱硫改造时所设计直流系统为直接取自#3机直流系统，却忽略了两套绝缘监察装置同时运行所带来的干扰。

针对此次试验所暴露出的问题，制定以下防范及应对措施： 1）、保障#3机直流系统绝缘监察装置正常运行，退出脱硫直流绝缘监察装置。

2）、退出脱硫直流绝缘监察装置后，脱硫直流系统发生接地故障时手动进行拉合试验查找接地支路。

3）、当#3机组直流系统需将单套直流系统退出运行时需同步退出相对应的绝缘监察装置。

4）、结合设备定修加强对机组绝缘监察装置的定期测试试验。

参考文献
1、DL/T5044—2004《电力工程直流系统设计技术规程》
2、DL/T724—2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》
3、直流系统绝缘监测，测试技术，2000年第6期。