某水電站在線絕緣監測裝置技改換型

王 躍

（新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 尼勒克 835700）

從其功能上來看，直流電源可以作為繼電保護、開關分合、控制線路的直流操作電源使用，并不受大交流電源的干擾，即在水電站中直流電源是一個完全獨立的部分，即使是突然停電，它也可以繼續工作，以便于為信號的獲取、自動裝置的保護模式的開啟提供電源供給。它的正常與否直接影響電站的安全可靠運行。

1 JLTEJ 水電站直流220V 系統簡介

JLTEJ 水電站直流220 V 系統由兩套獨立運行的裝置構成，每套裝置由一面充電柜、一面饋電柜、兩面蓄電池柜等組成；充電裝置由整流模塊ZMK-22020、ZJK-20 主監控單元整流器、硅調壓裝置、保護告警回路、ZJY-20Z 絕緣監測、開關量檢測單元等組成；蓄電池選用德國荷貝克DPZV200 型閥控鉛酸免維護蓄電池，200 AH、2 V/只、共兩組，每組104 只電池。直流220 V 系統接線圖見圖1。

2 ZJY-20Z 絕緣監測裝置運行現狀及存在的問題

2.1 運行現狀

JLTEJ 水電站機組直流系統由兩段直流構成，正常情況下為兩段直流獨立運行，主控直流室為直流I 段饋電屏、直流II段饋電屏，共106 個支路；現場運行設備為南瑞廠家的絕緣監測主機，設備正常運行。

2.2 存在的問題

2.2.1 裝置不具備蓄電池接地告警選線功能

根據反措要求，直流電源系統絕緣監測裝置要有兩項功能，一是監測蓄電池組絕緣狀態，二是檢測單體蓄電池絕緣狀態。

2.2.2 裝置不具備交流接地告警選線功能

根據反措要求，新安裝的絕緣監測裝置必須具備交流串入直流告警選線功能；原有的直流系統絕緣監測裝置，需要進行改造?？陀^說來，改造之后的裝置要增設交流竄直流故障的檢測與記錄功能，和遇到異常線路情況發出報警的功能。

2.2.3 兩極接地不能正常告警選線

裝置在系統發生兩極接地時，檢測正負極對地電阻的功能受到阻礙，有以下兩種情況：

①兩極接地故障，一方面降低絕緣裝置接地檢測靈敏度，當有接地發生時，該裝置無法做出相對應的報警信號輸出，會給系統的安全運行帶來危險隱患；另一方面有可能造成線路短路，使得直流系統被燒毀，造成不必要的經濟損失。

②蓄電池接地是較為特殊的一種兩極接地方式。在蓄電池的中間部位發生接地對電壓基本不會產生影響[1-2]。若是在線監測裝置在告警方面存在缺陷，不能及時告知接地信息，會造成蓄電池接地失敗，影響直流系統的安全使用。

為了及時獲取直流系統的絕緣情況，提出安裝QDA-300直流在線絕緣監測裝置進行技術改造。

3 QDA-300 直流在線絕緣監測裝置簡介

3.1 工作原理簡述

QDA-300 在線絕緣監測裝置有三大組成部分，分別是主機、選線模塊及互感器。主機的功能是監測母線電壓、正負極絕緣電阻、交流竄電電壓，若出現異常，主機會發出告警信號，該信號會借由CAN 傳遞給選線模塊，選線模塊開始執行選線操作，選出異常線路，將結果傳遞給主機。主機再借由RS485 與上位機取得聯系，將信號傳入維修人員的監測系統中。見圖2。

圖1 直流220V 系統接線圖

圖2 基本原理示意圖

饋線絕緣檢測原理：通過裝置內部向系統對地投入一個可變電阻的原理，產生一個變化的接地信號?；ジ衅魍ㄟ^檢測該信號，從而計算饋線的絕緣情況。

3.2 2QDA-300 直流在線絕緣監測裝置接線示意圖

裝置接線端子標識見圖3，裝置主、從機運行與后臺通信接線見圖4，選線模塊與CT 接口見圖5，輔機接線端子標識見圖6，主機與輔機接線見圖7，主機與模塊接線見圖8。

圖3 裝置后板絲印圖

圖4 裝置主、從通信接口示意圖

圖5 選線模塊與CT 接口示意圖

圖6 輔機接線端子標識圖

圖7 主機與輔機接線示意圖

圖8 主機與模塊接線示意圖

3.3 2QDA-300 直流在線絕緣監測裝置具備功能特點

3.3.1 交流竄電告警、選線

具備測記功能，發生有效值10 V 及以上的交流竄電故障，0.3 s 內告警輸出，記錄下120 ms 內竄入的交流信號波形及其有效值和發生的時間，而且具備交流選線功能。

3.3.2 直流互竄告警、選線

當直流系統發生直流互竄故障時，裝置能判斷出互竄的類型，及選出發生竄電的饋線支路。

3.3.3 絕緣告警功能：具備兩極平衡接地告警與選線功能

當直流系統發生以下故障時，裝置能迅速、準確地發出絕緣故障報警信號，進而選線模塊自動投入到工作中，選出異常線路。

3.3.4 壓差告警與選線

當系統絕緣降低，還沒達到設定的告警值時，如果正負母線對地壓差達到設定的壓差值時，裝置能發出壓差告警及選線。

3.3.5 蓄電池接地定位

確定好蓄電池接地的地址，并在接地處立明該蓄電池的編號。蓄電池接地的通道號可通過參數設置界面設置。

3.3.6 電壓偏差補償功能

直流系統正負母線對地電壓的比值比保護誤動風險因數高出1.222 時，該裝置進行對地電壓偏差補償。這一操作可以幫助對地電壓的數值歸于常態，即正極對地電壓與負極對地電壓之比大于0.869，或負極對地電壓與正極對地電壓之比小于1.150。

3.3.7 母線電壓異常告警

當直流系統母線電壓大于等于標稱電壓的110%時，產品應發出母線過壓告警信息。當直流系統母線電壓小于等于標稱電壓的90%時，產品應發出母線欠壓告警信息。

3.3.8 自檢功能

裝置自動啟動自檢功能，對裝置的組成部分進行檢測，還可以自動檢測平衡橋與切換橋電阻是否完好。無需定期校驗，即可隨時發現裝置的各種故障，減少運行維護成本。

4 QDA-300 直流在線絕緣監測裝置安裝

1）取下直流饋線屏的舊絕緣監測裝置，以及裝置所在的面板，并面板進行開孔；開孔完成后，回裝固定；在直流饋線屏面板裝上直流絕緣裝置，按順序接上工作電源，增加電源采樣端子并接入直流系統；拆除47 K 平衡橋電阻；裝置上電開機，根據裝置特點測量出的正負對地電阻值判斷系統是否仍然存在其他平衡橋電阻，若仍然存在其他平衡橋電阻，根據現場圖紙或其他輔助設備找到平衡橋電阻并拆除，直到系統內除裝置外沒有其他平衡橋電阻；在饋線屏內安裝14 通道開口模塊，按順序整齊排列固定好；安指定位置卡裝固定開口CT，饋線屏上所有之路都卡上開口CT，放好在合適的位置排列整齊進行固定。

2）按模塊到CT 的走線路線，量好每個CT 到指定模塊的長度，剪好所有CT 的電話連接線套上相應的號碼套管；利用工具把剪好的電話線壓上水晶頭，測量電話線兩端通訊是否正常；按預先定好的路線扎好CT 到模塊間的連接線，要求規范整潔；用二芯屏蔽線接485A/B 通信、五芯電纜線接電源和調零信號壓好線鼻子接在主機與模塊相應位置的端子上，模塊與模塊間采取并聯連接。

5 技改換型后到的基本技術指標

（1）滿足最新反措與技術規范要求

（2）可準確檢測以下直流系統接地故障

1）交流竄入直流系統接地故障；

2）兩套直流系統互竄故障；

3）蓄電池漏液接地故障；

4）對地電壓偏移故障；

5）單點、多點及單極、兩極接地故障。

6 在線絕緣監測裝置技改換型的后期維護措施

6.1 不斷提升相關人員的能力

相較于改造前，線絕緣監測裝置改造后對工作人員的操作技術有了更高的要求，需對相關人員需要進行技術培訓?？善刚埾嚓P專家進行定期培訓，通過設置理論課程學習與考核，以及實踐操作課程，使參訓人員可以更好地將理論知識應用于實際操作，提升其操作技能。同時還要強調安全教育。在線絕緣監測裝置的安裝與運行都要接觸到直流電，因而需要特別注意工作人員的安全，定期組織培訓增強其安全意識，確保其工作安全。

6.2 做好該設備的定期維護

在線絕緣監測裝置技術改造之后的裝置雖然在各方面的性能均得以改善，但該裝置仍然使用蓄電池續航，因而會受到逆變電源諧波流的影響[3]，干擾其設備的使用性能。首先，相關的工作人員需要合理地設置監測裝置的運行參數。其次對該裝置中監測到的異常數據進行反復核查，看是否是裝置本身出現的問題造成監測數據失真[4]。再次，定期對該裝置進行維修檢查，以便于更好地掌握裝置運行的數據參數，發現問題處可及時記錄在冊并找出解決方案。

6.3 巧妙使用直流接地故障定位裝置

在實際的運行過程中，改造后裝置的工作負荷較之前有了很大程度的提升，為確保裝置的使用性能，可安裝直流接地故障定位裝置，保證在有電流干擾的狀態下，迅速判定出線路出現故障位置，為維修人員對比數據尋找異常點節省時間。裝置中接入故障信號之后，將低頻交流電信號導出，再通過交流電流互感器檢測該低頻電流，得到該電流的具體信息，便于維修人員對其進行排查。

7 結語

水電站的運行安全直接關系到整個水電站電力系統的穩定性能。為了及時獲取直流系統的絕緣情況有必要安裝一款在線絕緣監測裝置。該裝置可以實現自動監控線路的絕緣情況，發現線路異常的故障地方，這樣一來既可以節省維修人員排查故障的時間，又可以快速地幫助維修人員判斷故障類型，進而保護整個水電站的運行安全。