KHD-1微機型直流系統絕緣監測儀在變電站中的應用

摘要：在變電站正常運行中，當KHD-1微機型直流系統絕緣監測儀進入自動巡檢時，直流系統的電壓就會發生變化。文章對引起電壓變化的原因進行了分析，總結了目前已經引起的問題和可能引起的問題，并對此提出了應對辦法和改良的建議。

關鍵詞：變電站；直流系統；絕緣監測儀；自動巡檢

中圖分類號：TM934 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）16-0110-02

電力系統中直流系統采用對地絕緣運行方式，直流系統一點接地故障屬于嚴重缺陷，必須及時處理，否則當發生兩點同時接地時，可能造成保護裝置和安全自動裝置的誤動作和拒動，燒毀保險，造成直流回路斷線。因此，當發生一點直流接地時需要有一套裝置給運行人員提示的告警信號，這就要求該裝置必須能對直流操作電源系統進行在線監測，當某一點發生接地時，立即發出報警信號，工作人員在得到信號后立即查找并排除接地。直流系統絕緣監測儀應運產生，但是大部分的裝置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，有的甚至不設置手動開關，通過斷開一套裝置接于直流母線的熔斷器而停運裝置。總結以前裝置的缺點，新鄉科海電氣成套有限公司研制了KHD-1微機型直流系統絕緣監測儀，并在各個電廠及變電站得到了廣泛應用。目前，我班組所負責維護的變電站中，直流系統全部是正負110V電壓。其中220kV兆通變電站、220kV正西變電站和220kV陳莊變電站應用了KHD-1微機型直流系統絕緣監測儀。此裝置使用智能性好，人機交互方便，但是應用過程中產生了新的問題。此問題就是它在自動巡檢時會引起直流電壓的變化，而且變化幅度很大，已經對直流系統的運行造成了影響，以下將做詳細分析。

1 裝置工作方式及引起電壓變化的原因

分析

1.1 工作方式

該裝置具有三種檢測方式：自動巡檢、平衡巡檢、不平衡巡檢。平衡巡檢是利用平衡電橋及各支路的漏電流傳感器，檢測母線及支路的接地情況；不平衡巡檢是利用不平衡電橋檢測；而自動檢測主要是利用平衡電橋進行檢測，當有接地發生時，平衡電橋被破壞，系統將自動啟動不平衡檢測，以準確檢測出接地支路及其接地阻抗值。在自動檢測的工作方式下，設備每月定時（但是廠家人員現場整定為2個小時）進行一次零點掃描（本裝置采用磁調制原理，做成有源傳感器，當一次側有電流變化或有電流沖擊時，會發生剩磁變化，這種剩磁變化會造成電流、電壓放大器及A/D轉換器的直流偏移，導致選線裝置零點不斷漂移，需及時調節裝置的零點及傳感器特性，才能保證監測儀的精度及穩定，以消除漏電流傳感器的零點誤差。現場實際測量直流母線電壓的結果表明，當裝置進入自動巡檢時，電壓開始不斷變化，持續數分鐘。

1.2 原因分析

直流系統是對地絕緣的系統，也就是正負極之間的電位差是個恒定值，當系統未發生接地時正負極電位處于平衡狀態，即與地之間的電位差相等。然而絕緣監測儀的零點處是接地的，該零點處與直流母線之間的等效阻抗隨著剩磁變化和零點調節而變化，而且變化范圍很大，當裝置進入自動巡檢時，該零點處與直流母線之間的等效阻抗開始變化，這就破壞了直流系統正負極之間的平衡，正負極之間的電位差恒定，那么正負極各自對地的電位差就會變化。現場實際測量，正極對地電位變化范圍是20V至200V，負極對地電位變化范圍是-20～-200V。這過程持續數分鐘。

2 直流電壓變化對電力系統穩定運行的影響分析

2008年220kV兆通變電站發生一起由繼電保護人員誤操作引起的一條220kV線路跳閘事故。該起事故的經過是，該繼電保護人員改完定值后用萬用表測量壓板電位時，他首先用帶電的壓板上口測試萬用表的良好性，此時他誤用了萬用表的電流檔位，相當于將壓板上口接地，直流系統一點接地，引起了事故跳閘。通過現場反復模擬驗證，得出了結論：只有當直流絕緣監測儀進入自動巡檢時，且負極電壓變化到-160V～-200V之間時，將壓板上口接地就會造成了跳閘。對此做了嚴格的原理分析，跳閘原理圖如下圖所示，圖中，1和2分別表示壓板下口和上口；其他保護是指母差保護、斷路器保護等；安全自動裝置是指聯切裝置、遠切裝置等。

為了防止直流一點接地造成跳閘事故，在220V直流系統中，一般要求跳閘線圈兩端電壓在達到160左右時才能跳閘。當直流系統未發生接地時，如下圖所示，當2處發生接地，跳閘線圈兩端得電壓差為110V，不足造成跳閘。當直流系統絕緣監測儀進入自動巡檢時，當直流負極電壓變化到-160V至-200V之間時，跳閘線圈兩端得電壓差為160V至200V，足以造成跳閘。

從下圖中可以看出只要線路保護、其他保護和安全自動裝置后至跳閘線圈任何一處發生直流接地時，當直流系統絕緣監測裝置進入自動巡檢時就會造成跳閘事故。線路保護、其他保護和安全自動裝置后至跳閘線圈所經環節多，其中端子箱處是發生直流接地概率最高的地點。可見，直流系統絕緣監測儀在實際運用中還存在著嚴重的隱患。

此外，直流系統絕緣監測儀進入自動巡檢，引起直流電壓變化時，直流變化量還會啟動錄波器，而且錄波時間長達數分鐘，這時電力系統如果發生故障，錄波器就會丟失關于此次故障的錄波。

3 結論及建議

鑒于KHD-1微機型直流系統絕緣監測儀在實際運用中還存在著隱患，并且還影響著錄波器的運行，提出以下建議：

第一，當裝置發出直流接地告警時，運行人員應立即停運直流系統絕緣監測儀。

第二，將錄波器的直流電壓量啟動錄播的定值合理化，直流系統絕緣監測儀進入自動巡檢時不應啟動錄波。

第三，將直流系統絕緣監測儀進行升級，發出直流接地告警后立即自動永遠停止自動巡檢程序，直至接地故障消除后。

參考文獻

[1] 新鄉科海電氣成套有限公司． KHD-1微機型直流系統絕緣監測儀技術說明書[S]． 2005．

作者簡介：王永輝（1981-），男，河北靈壽人，供職于石家莊供電公司，碩士，研究方向：電力系統及其自動化。

（責任編輯：葉小堅）