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直流系統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：直流系統接地的危害

運行實踐中發現，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、系統瓦解的嚴重后果。
   2　直流絕緣檢測監測系統的現狀
目前淮北國安電力有限公司絕緣檢測監測裝置所采用的技術原理，與現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場實際需要。
   2.1絕緣監察裝置技術原理存在的問題
對于生產現場而言，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。而目前直流絕緣監察裝置對于直流系統執著地監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，直流系統開環輻射供電運行方式的采用使直流系統的對地電容電流增大。現使用向系統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，危及電網安全運行。
   2.3現有的絕緣監察裝置不能自動滿足直流系統運行方式變化的要求
按照國電公司新下發的反事故技術措施“防止電力生產重大事故的25項重點要求”，樞紐變電站直流系統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察裝置，以保證直流系統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察裝置，否則會造成一段直流母線失去絕緣監視。以常規直流絕緣監察裝置為例；兩段直流母線分列運行時，是兩個獨立的直流系統，每段母線均投運一套監察裝置。為了測量對地電位，每個絕緣監察裝置設有一個人為的接地點。為防止在直流網絡中其它任何地方再發生一點接地時而引起繼電器誤動，要求絕緣監察繼電器的線圈具有足夠大的電阻值。（對220V直流系統該線圈具有足夠大的電阻值為30KΩ，其起動電流為1.4mA。系統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，必須在并列前停運一段母線的絕緣監察裝置，否則會造成兩個30KΩ電阻并列，對地絕緣電阻變為15KΩ，造成一點接地（220kV直流系統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分列運行后，應及時將已停運的一段母線絕緣監察裝置投入，否則會造成該段母線及其系統失去對地絕緣監察。現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測裝置——GYM直流接地選線監測儀。
   3.1 GYM的工作原理
采用平衡電橋與不平衡電橋相結合，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生，此時的IV正1≠IV負1，根據電壓的偏差值就可得出接地電阻的阻值。
當發生正負同時接地時，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，不影響系統對地絕緣電阻，自動滿足直流系統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，采集數據根據投入的電橋在哪一段上就記錄哪一段的辦法。這樣，系統兩段母線是否并列運行就不會影響到對絕緣的監測，不會降低直流系統對地絕緣電阻，從而實現了自動滿足直流系統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。