直流系統(tǒng)接地是一種易發(fā)生且對電力系統(tǒng)危害較大的故障。直流系統(tǒng)正極接地,可能造成繼電保護誤動,因為跳閘線圈接直流電源負極,系統(tǒng)再有一點接地或絕緣不良,可能引起保護誤動;直流系統(tǒng)負極接地,系統(tǒng)再有一點接地或絕緣不良,可將跳閘回路或合閘回路短路,造成保護拒動,此時系統(tǒng)發(fā)生故障,保護的拒動必然導致系統(tǒng)事故擴大,同時還可能燒壞繼電器的觸點或熔斷器。通過對直流系統(tǒng)的絕緣電阻檢測,能預防和發(fā)現系統(tǒng)中發(fā)生或潛在的接地故障。因此,為保護變電站的安全可靠運行,防止發(fā)生兩點接地可能造成的嚴重后果,直流系統(tǒng)都必須裝設能夠連續(xù)工作且靈敏度足夠高的絕緣監(jiān)測裝置,必須對直流系統(tǒng)的支路對地絕緣電阻進行測量判斷,如圖所示。
絕緣監(jiān)測裝置是監(jiān)視直流系統(tǒng)絕緣情況的一種裝置, 可實時監(jiān)測線路對地漏電阻,此數值可根據具體情況設定。當線路對地絕緣降低到設定值時,就會發(fā)生告警信號。
絕緣監(jiān)測的設備組成有:主機、TA采集模塊以及絕緣監(jiān)測電流變送器(以下簡稱TA),此為基本配置。對于比較大型復雜的直流系統(tǒng),饋線支路數多且有直流分屏時,可配置絕緣監(jiān)測分機來擴展。
絕緣監(jiān)測設備主機采用電橋檢測原理,實時監(jiān)測正負直流母線的對地電壓和絕緣電阻,當正負直流母線的對地絕緣電阻低于設定的報警值,自動啟動支路巡檢功能。實時絕緣監(jiān)測分為母線檢測和支路巡檢兩部分。
目前廣泛采用微機絕緣監(jiān)測裝置,微機直流系統(tǒng)接地監(jiān)測裝置適用于變電站,發(fā)電廠以及通信、煤礦、冶金等大型廠礦企業(yè)直流電源系統(tǒng)的地緣監(jiān)洲和接地檢測。此裝置采用平衡橋和不平衡橋結合的原理完成直流母線的監(jiān)測,不對母線產生任何交流或直流干擾信號,不會造成人為絕綠電阻下降;利用電流差原理,對因支路接地產生的對地漏電流進行在線無接觸測量,可實現接地故障支路的選線定位。
(1)直流按地的類型。直流系統(tǒng)間接接地、非金屬接地、環(huán)路接地、正負同時接地、正負平衡接地、多點接地、交流竄人等。
(2)直流系統(tǒng)地緣監(jiān)測裝置主要功能。線檢測直流系統(tǒng)的對地絕緣狀況(包括直流母線、蓄電池回路、每個電源模塊和各個饋線回路絕緣狀況),并自動檢出故障回路。絕緣監(jiān)測裝置為獨立的智能裝置,布置在直流饋線屏(柜)上,可與成套裝置中的總監(jiān)控裝置和變電站監(jiān)控系統(tǒng)通信。直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置可對母線電壓和各支路對地絕緣電阻進行測量判斷,超出正常范圍時發(fā)出報警信號。
(3)直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置通信過程。絕緣監(jiān)測系統(tǒng)屬于直流監(jiān)控產品的一種,與蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)、充電機監(jiān)測系統(tǒng)、饋線監(jiān)測系統(tǒng)等同時運行。絕緣監(jiān)測系統(tǒng)直接的監(jiān)測對象為直流母線,監(jiān)測數據通過數據總線傳輸給集中監(jiān)控器,或通過繼電器報警觸點傳送給集中監(jiān)控器。集中監(jiān)控器獲知絕緣監(jiān)測系統(tǒng)的信息、通過總線與后臺監(jiān)控計算機通信。
(4)直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置的類型。包括絕緣監(jiān)察繼電器(只能進行正、負母線對地電阻和電壓顯示,不正常時可及時報警并顯示接地類型)和微機型絕緣監(jiān)測裝置(具有各饋線支路絕緣狀況進行自動巡檢及電壓超限報警功能,并能對所有支路的正對地、負對地的絕緣電阻,對地電壓等一一對應顯示,不正常時間對故障支路顯示出支路號及故障類別和報警)。
目前直流系統(tǒng)絕緣電阻檢測方法可分為交流法和直流法,其中直流法主要基于電橋平衡的漏電流檢測法,交流法主要包括信號注入法和變頻探測法。
(1)信號注入法。由于注入的為低頻載波脈沖信號,會受到系統(tǒng)電容電流的嚴重干擾,假如支路中存在大電容元件或等效對地電容較大時,必須對電容電流進行補償后才能使用該方法,而且測量精度不準。另外注人的低頻載波脈沖信號將對于原系統(tǒng)面言,相當于人為增加的外部干擾,使得系統(tǒng)的電壓紋波變大,影響其他設備的使用。
(2)漏電流檢測法。利用霍爾效應的直流傳感器檢測出每條支路的直流電流信號.根據磁平衡原理,無接地的支路傳感器輸出為零,而故障支路輸出不為零。
(3)變頻探測法。其基本原理是在直流母線中注人兩組幅值一樣、 頻率不同的交流信號,然后檢測支路上感應出的低頻信號,當系統(tǒng)絕緣電阻下降發(fā)生接地故障時,檢測出的低頻信號幅值會發(fā)生明顯的變化,但是該方法和信號注人法一樣,存在對地電容電流的干擾問題。因此,實際現場中簡單易行的方法還是基于電橋原理的直流法。
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