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直流系統(tǒng)接地檢測裝置問題分析及改進措施

時間：2022-03-30

1 中試控股技術博士為您解答：直流系統(tǒng)接地的危害

運行實踐中發(fā)現(xiàn)，直流接地不僅會造成繼電保護誤動、拒動，甚至會造成采用直流控制的設備誤動、拒動，以至損壞設備，造成大面積停電、系統(tǒng)瓦解的嚴重后果。
   2　直流絕緣檢測監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)狀
目前淮北國安電力有限公司絕緣檢測監(jiān)測裝置所采用的技術原理，與現(xiàn)場實際情況存在一定的差距，造成了裝置的功能難以完全滿足現(xiàn)場實際需要。
   2.1絕緣監(jiān)察裝置技術原理存在的問題
對于生產(chǎn)現(xiàn)場而言，電廠多年運行后，電纜絕緣普遍下降，各種端子箱、機構(gòu)箱、刀閘輔助接點箱等生銹損壞，密封性下降，遇雨、雪、濕霧天氣，易發(fā)生接地；而且，往往為非金屬性接地（對地阻值高）、多點接地、正負極均有接地以及正負極絕緣電阻之差較小，形成對稱性接地故障接地性質(zhì)。而目前直流絕緣監(jiān)察裝置對于直流系統(tǒng)執(zhí)著地監(jiān)察報警采用電橋平衡原理，對上述高阻對稱性接地無法有效檢測。因受電橋平衡原理的限制，裝置只能監(jiān)測非對稱性直流接地故障，在正、負極絕緣電阻均等下降或其值相接近時，裝置不能反應。而且，若兩極絕緣電阻相差較大，而實際上任一級的絕緣水平并未低于允許值的情況下，也可能報警，使檢測人員誤認為絕緣水平下降。
   2.2中試控股技術博士為您解答：支路檢測原理存在的問題
隨著微機保護大量抗干擾電容的安裝使用，直流系統(tǒng)開環(huán)輻射供電運行方式的采用使直流系統(tǒng)的對地電容電流增大。現(xiàn)使用向系統(tǒng)注入信號方式的微機型絕緣支路選線裝置，實際上已無法實現(xiàn)對接地支路的有效查找。當電容電流大于檢測裝置對絕緣電阻泄漏電流的整定值時，將造成誤發(fā)信號，影響裝置的正確判斷，運行實踐也證明：淮北國安電力有限公司安裝有國內(nèi)某廠的接地選線儀。在380V工作IA段控制電源直流接地時，報出集控室回路直流接地，對運行、維修人員查找接地造成了極大的干擾，危及電網(wǎng)安全運行。
   2.3現(xiàn)有的絕緣監(jiān)察裝置不能自動滿足直流系統(tǒng)運行方式變化的要求
按照國電公司新下發(fā)的反事故技術措施“防止電力生產(chǎn)重大事故的25項重點要求”，樞紐變電站直流系統(tǒng)廣泛采用雙組蓄電池、單母線分段接線方式。兩段直流的母線在并列運行方式下（如單組蓄電池容量試驗時），要求及時停運某一段母線的直流絕緣監(jiān)察裝置，以保證直流系統(tǒng)對地絕緣電阻不降低，否則可能造成在直流一點接地時繼電器誤動；在兩段直流母線分列運行方式下，要求及時按兩段母線的絕緣監(jiān)察裝置，否則會造成一段直流母線失去絕緣監(jiān)視。以常規(guī)直流絕緣監(jiān)察裝置為例；兩段直流母線分列運行時，是兩個獨立的直流系統(tǒng)，每段母線均投運一套監(jiān)察裝置。為了測量對地電位，每個絕緣監(jiān)察裝置設有一個人為的接地點。為防止在直流網(wǎng)絡中其它任何地方再發(fā)生一點接地時而引起繼電器誤動，要求絕緣監(jiān)察繼電器的線圈具有足夠大的電阻值。（對220V直流系統(tǒng)該線圈具有足夠大的電阻值為30KΩ，其起動電流為1.4mA。系統(tǒng)中其它繼電器的起動電流都應選擇大于1.4mA）。在并列運行時，相當于一條直流母線一個直流系統(tǒng)，必須在并列前停運一段母線的絕緣監(jiān)察裝置，否則會造成兩個30KΩ電阻并列，對地絕緣電阻變?yōu)?5KΩ，造成一點接地（220kV直流系統(tǒng)接地對絕緣報警值為20KΩ）。此時如再有另一點接地，其接地電流足以造成某些繼電器誤動。同時，在兩段母線由并列運行轉(zhuǎn)分列運行后，應及時將已停運的一段母線絕緣監(jiān)察裝置投入，否則會造成該段母線及其系統(tǒng)失去對地絕緣監(jiān)察。現(xiàn)有的直流絕緣裝置均不能自動適應兩段直流母線的分、并列運行方式，一般采用在二次接線上利用手動開關或母線聯(lián)絡開關輔助接點切換停運一套裝置的接地方式。或通過斷開一套裝置的接于直流母線的熔斷器而停運裝置。
   3　對策及效果
為解決上述問題。我廠重新選用一種新型的微機直流接地選線監(jiān)測裝置——GYM直流接地選線監(jiān)測儀。
   3.1 GYM的工作原理
采用平衡電橋與不平衡電橋相結(jié)合，可有效地檢測正、負級同時接地，對地絕緣電阻不受正、負極接地電阻是否相同或接近的影響。
其工作原理：當設備工作在平衡狀態(tài)時，K1、K2合上，為I段母線提供一個接地點，記錄下此時的正母線對地電壓、負母線對地電壓，以及I段各支路的對地漏電流值。如果此時有一點接地發(fā)生，此時的IV正1≠IV負1，根據(jù)電壓的偏差值就可得出接地電阻的阻值。
當發(fā)生正負同時接地時，則此方法不能準確測出接地電阻，而需要使用不平衡方法檢測母線對地絕緣。當設備處于自動檢測方式時，首先采用平衡電橋K1、K2合上，當接地的正負母線的對地電阻不相等，或不同時相等，則會造成正母線對地及負母線對地的電壓偏差，此偏差一但超過設定的值（10V）時，設備將啟動一次，不平衡檢測，即將K1、K2分別合上一次，記錄K1合上時的正負母線對地電壓及支路漏電流；K2合上時正負母線對地電壓及支路漏電流；根據(jù)母線對地的4個電壓值，即可計算出正負母線的對地電阻。
R+=（V3-V1）RO/V1 R-=（V2-V4）RO/V4
再結(jié)合支路的2個漏電流值，即可計算出支路對地的電阻Rn+及Rn-，Ⅱ段母線的檢測方法同I段母線，為了克服系統(tǒng)電容的影響。我們采用切換后延時采樣。以避開電容充放電的過渡過程的影響。
3.2中試控股技術博士為您解答：對直流系統(tǒng)運行方式的影響
采用將電橋改為分別投入兩段母線的方法，使直流系統(tǒng)的I、Ⅱ段母線是否并列運行不影響本裝置的檢測，不影響系統(tǒng)對地絕緣電阻，自動滿足直流系統(tǒng)運行方式變化的要求。采用將電橋改為分別投入兩段母線，這樣在同一時刻，兩段母線上只有一段的平衡電阻，另一段沒有，采集數(shù)據(jù)根據(jù)投入的電橋在哪一段上就記錄哪一段的辦法。這樣，系統(tǒng)兩段母線是否并列運行就不會影響到對絕緣的監(jiān)測，不會降低直流系統(tǒng)對地絕緣電阻，從而實現(xiàn)了自動滿足直流系統(tǒng)運行方式變化徑的要求。
   3.3支路檢測不注入信號，采用高靈敏度的直流傳感器
我們采用高靈敏度的直流傳感器（精度達0.1mA），結(jié)合不平衡電橋可以測出多支路同時接地或同時平衡接地的情況，并可直接顯示接地漏電流數(shù)值。不需注入信號，并通過多次實驗，將直流傳感器的抗過載能力提高，過載恢復后能即刻恢復其檢測性能。利用系統(tǒng)在絕緣良好的時候，每月進行一次零點掃描，將傳感器的零點誤差消除。
   3.4在裝置中設置定檢方式，方便對接地支路的分支支路的查找
在裝置中裝置定檢方式，通過傳感器對報警支路的漏電流的高速檢測與監(jiān)視，直接顯示在裝置的液晶屏幕上，配合拉合報警支路的分支路熔斷器，有助于查找具體的接地支路，特別是對于多路、多點接地的情況。
   3.5采用防誤技術，提高裝置的抗干擾能力，對支路電流的采集，因信號小、易受環(huán)境的影響，我們采用采集母線對地電壓的辦法。因電壓量是比較強制信號量，且檢測不易受到外界的影響，用母線電壓計算出的阻抗如果正常，則支路就不可能有報警發(fā)生。我們在軟件上封鎖支路報警的輸出，但同時計算支路的信號電壓值與零點值的誤差。如果誤差過大，則給出支路檢測元件故障的告警信息，顯示在屏幕上，以便及時排除。