直流系统绝缘降低的危害及解决的方法

一、直流系统构成

发电厂和变电所中，为控制、信号、保护、自动装置以及某些执行机构供电的电源系统，通常称为控制电源，如系统直流电源，则称为直流控制电源。

根据构成方式的不同，在发电厂和变电所中应用的有以下几种直流控制电源。

1. 蓄电池组构成的直流控制电源

由蓄电池组、充电装置及直流屏等设备构成，应用于各种类型的发电厂和变电所中，是一种在各种正常和事故情况下都能保持可靠供电的电源系统或者说是一种直流不停电电源系统。通常简称为直流控制电源系统或直流系统。

2. 电容储能式直流控制电源

这是直流控制电源的一种。正常运行时，它给电容量足够大的电容器组充电；当发生事故时，电容器组向继电保护装置和断路器跳闸回路供电，保证继电保护装置可靠动作，断路器可靠跳闸。这是一种简易的直流控制电源。

在我国110KV、35KV、10KV终端变电站，以及厂用6KV配电系统在有些采用了蓄电池直流屏和硅整流电容储能直流屏作为操作、控制以及保护的电源。

二、直流系统的额定电压

电力工程中,直流系统电压等级分为:

❖220V

❖110V

❖48V

❖24V

常用的电压等级为220V和110V。

三、直流系统接地

1. 直流系统接地的定义：当直流系统的正极或负极与大地之间的绝缘水平降到

某一整定值或低于某一规定值时，统称为直流系统接地；

正接地：当正极绝缘水平低于某一规定值时称为正接地；

负接地：当负极绝缘水平低于某一规定值时称为负接地。

2. 接地告警门限值标准设定值

根据《中华人民共和国电力行业标准DL /T856－2004》设定了本设备接地告警门限值：

系统电压为220V时，告警门限：50KΩ

系统电压为110V时，告警门限：15KΩ

系统电压为48V时，告警门限：5KΩ

系统电压为24V时，告警门限：3KΩ

3. 直流系统接地故障分类

直接接地（金属接地）

直接接地是指直流系统电源正极或负极对地的电阻等于或接近于零的情况。这种接地情况在直流系统中如果同时出现两点时，就很可能造成断路器误动或拒动，或熔断丝烧断等现象。

间接接地（非金属接地）

间接接地是指直流系统电源正极或负极对地绝缘电阻低至某一允许值之下。这时的接地电阻是否会对系统造成危害，就要看各个单位的具体情况，它与系统接地的位置和继电器的灵敏度有关．比如当前发电厂和变电站中最灵敏的中间继电器的内阻，对于220V为200K，对110V为6K，对48V为1.5K。

绝缘降低

绝缘降低是指直流系统所采用的电缆、设备的绝缘电阻由于某种原因低于出厂数值。这些电缆，设备构成的直流系统的直流电源的正，负极对地绝缘电阻总体上低于充许值。

四、直流绝缘异常常见情况

1. 电缆引起

故障主要是由于电缆绝缘层的老化或电缆加工、敷设过程中的工作不慎损伤电缆绝缘层造成。

2. 设备引起

设备在制造过程中绝缘部分受损或者绝缘材料质量低，经过一段时间之后，薄弱部位就会裸露出来，如果空气潮湿就可能产生直流接地故障。

3. 其他外来物引起

外来物包括外来金属碎片、设备的紧固件及小动物躯体等。

五、直流接地故障的危害

➢当直流系统正极接地时，将会有造成保护误动的可能；

➢当直流系统负极接地时，将会有造成保护拒动的可能。

直流系统中有一点接地是不会对直流系统造成直接危害的，但是必须及时消除故障，否则在直流系统中再有一点接地就可能造成对整个电力系统的严重危害。

◆两点接地可能造成断路器误跳

A、B两点，A、C两点，A、D两点，D、F两点接地都可能造成断路器误跳。

◆两点接地可能造成断路器拒动

B、E两点，D、E两点或

C、E两点接地都可能造成断路器拒动。

◆两点接地可能引起熔断器熔断

A、E两点接地可能引起熔断器熔断。

当接地点发生在B、E和C、E两点，保护动作时，不但断路器拒动，熔断器熔断，而且还有烧坏断电器触点的可能。

六、直流系统接地故障分析

➢直流系统无论是采用旧式还是新式的绝缘监测装置，都是根据电桥原理，即绝缘监测装置中的Ｔ型网络和直流系统正、负极绝缘电阻构成电桥。

◆E为直流系统正负极之间电压，R1，R2是桥臂外接电阻，R1=R2有1K，也有

6.8K,R3是电流继电器的线包直流电阻，有30K，13.2K。

◆将R1、R2、R3、R4、R5采用星形与三角形等效变换后进行接地电阻与正负电

压之间的关系分析。

1. 接地阻值与电压偏差关系分析

电压偏差越大，接地越严重？它们之间有何种关系？

图3 电桥等效原理图图4 正接地等效原理图

R正与R负为R1—R5的等效电阻，系统正常时，R正=R负，V+=V-=110V，当系统正级或负级发生接地或绝缘异常时，其正对地与负对地电压即会发生变化。

如果正极接地电阻为RX，如图4,得：

分别以R正=R负=1MΩ，以及R正=R负=50KΩ时正接地电阻为50K时考察电压的变化情况。

平衡电阻为1MΩ时，V+=10.5V,V-=209.5V

平衡电阻为50K Ω时，V+=73V, V-=147V

由此可见系统正负极电压偏差程度与接地程度的直接联系是建立在平衡桥处于正常范围之内.

当我们分析不同的系统时，不能简单的以电压偏差程度来判断绝缘异常严重程度，在没有确定平衡电阻大小时，它们之间无法一一对应．但对于同一系统，由于其平衡电阻大小是固定的，我们可以定性得出，电压偏差越大，绝缘相对会差．

2. 平衡桥的概念

正常情况下，直流系统中正负对地是绝缘的，平衡桥即是为了查找直流系统中存在的绝缘降低或接地故障而人为在系统的正对地与负对地加入的两个大小相等的平衡电阻．

3. 平衡桥的意义

从前面分析可知，对于一个没有平衡电桥，或平衡电桥取值不当的系统，系统电压是无法准确反应出系统对地绝缘状态的，因此，平衡桥在直流系统中将系统对地绝缘阻抗与正负对地电压进行了对应．