淺析變電站直流系統(tǒng)絕緣異常處理方法

張詩鵬

（國網(wǎng)福建省電力有限公司檢修分公司，福建 福州 350000）

0 引言

近年來，部分變電站直流系統(tǒng)失地較頻繁的發(fā)生，而且危害比較大，給檢修人員處理造成了較大困擾。該文介紹了2種直流系統(tǒng)的絕緣檢測原理，總結(jié)了較實用的直流失地查找方法，為今后處理直流系統(tǒng)絕緣異常提供一些參考。

1 絕緣裝置工作原理

1.1 平衡橋電阻

平衡橋電阻工作原理的作用是能夠?qū)崿F(xiàn)對單極接地故障檢測，有效選出單極接地具體支路，示意圖如圖1所示。1）將直流系統(tǒng)正負(fù)極對地壓V+、V-穩(wěn)定在母線電壓的1/2。2）當(dāng)正負(fù)極對地段電壓偏離正常運(yùn)行正負(fù)母線電壓時，說明存在絕緣下降，即發(fā)生了接地故障；對地電壓絕對值變小的那一極即發(fā)生絕緣下降或接地故障。3）單極電阻性接地故障的電阻值大小可以通過正負(fù)母線對地電壓的變化計算出。

式中：R+、R-分別為直流母線正級對地電阻、直流母線負(fù)級對地電阻；R1為平衡橋電阻。V+、V-分別為直流母線正級對地電壓、直流母線負(fù)級對地電壓。

1.2 切換橋電阻

切換橋電阻工作原理是增加配置2組切換電阻測量直流母線對地電壓變化實現(xiàn)對雙極接地故障檢測。原理如圖2所示，其中C+、C-分別為直流正負(fù)母線對地電容。

為了檢測直流母線正負(fù)極接地故障，絕緣監(jiān)測裝置在平衡橋的基礎(chǔ)上增加配置了2組切換橋電阻R2。圖2中切換橋電阻R2通過開關(guān)K1、K2控制，輪流投入切換橋電阻R2，所以稱之為切換橋。

測試過程中先合上K1時，斷開K2，在直流系統(tǒng)正極投入切換橋電阻R2，正母線對地電壓下降，負(fù)母線對地電壓隨之升高；相反合上K2時，斷開K1，在直流系統(tǒng)負(fù)極投入切換橋電阻R2，此時，負(fù)母線對地電壓下降，正母線對地電壓隨之升高。

在投入切換橋過程中，根據(jù)直流母線正負(fù)極對地電壓的變化量，即可判斷直流系統(tǒng)是否存在母線接地或者兩級接地故障。

圖1 平衡橋電阻原理示意圖

圖2 切換橋電阻原理示意圖

2.3 支路選線原理分析比較

支路選線原理比較見表1。

3 直流失地查找方法

直流系統(tǒng)發(fā)生絕緣異常之后，絕緣監(jiān)測裝置發(fā)出報警信號[1]。運(yùn)行及檢修人員應(yīng)盡快查找出接地具體位置，并予以消除。

3.1 準(zhǔn)確選線法

絕緣監(jiān)測裝置在查找直流失地故障過程中起到了重要作用，通過絕緣監(jiān)測裝置選出具體支路，運(yùn)維人員可以向調(diào)度申請斷開所選支路后觀察直流系統(tǒng)是否恢復(fù)，電壓是否恢復(fù)平衡。

表1 支路選線原理比較

直流系統(tǒng)發(fā)生直流失地時往往伴隨著一些遙信，例如某間隔報出“SF6壓力低”等信號，因為戶外表計由于環(huán)境更惡劣，容易滲水導(dǎo)致絕緣降低。

3.2 拉路法

拉路法是指依次、分別、短時切斷直流系統(tǒng)中直流饋線來確定接地點(diǎn)所在饋線支路的方法[2]。部分變電站的絕緣檢測系統(tǒng)無法準(zhǔn)確地選擇具體支路，或者選出支路為備用的支路，例如笠里變的絕緣監(jiān)測裝置通常無法選出支路，發(fā)生直流失地往往需要通過直流失地查找具體接地故障點(diǎn)。

采用拉路法查找直流失地的原則為：先戶外后戶內(nèi)，先遙信后控制；根據(jù)現(xiàn)場的故障排除經(jīng)驗，拉路法操作注意事項如下。1）首先應(yīng)確認(rèn)是正母接地還是負(fù)母接地，測量直流母線對地電壓，確定直流母線絕緣情況。2）確認(rèn)兩段直流母線分列運(yùn)行，避免直流系統(tǒng)接地范圍不會擴(kuò)大。3）立即通知停止站內(nèi)二次回路工作，斷開其工作電源，觀察直流系統(tǒng)是否恢復(fù)。 4）如果絕緣監(jiān)測裝置有誤報等不可靠情況，應(yīng)申請退出運(yùn)行中的絕緣監(jiān)測裝置。5）拉路法應(yīng)由二人及以上配合進(jìn)行，其中一人負(fù)責(zé)斷開支路直流電源，另一人監(jiān)護(hù)并密切監(jiān)視萬用表直流電壓的變化。屬于調(diào)度管轄的設(shè)備需要停用其電源時，應(yīng)向調(diào)度申請并經(jīng)同意后方可操作，為防止失去保護(hù)電源及帶有重合閘電源的時間過長，動作應(yīng)迅速，分合時間應(yīng)控制在3 s以內(nèi)。

3.3 調(diào)整平衡橋電阻

變電站直流系統(tǒng)發(fā)生直流接地時不一定都是金屬性直接失地，有可能是間接失地或者高阻失地。當(dāng)發(fā)生高阻失地時，直流母線對地電壓偏移不大，接地電阻略大于平衡橋電阻，絕緣監(jiān)測裝置就無法檢測出具體支路。此時，可以通過逐步增大絕緣監(jiān)測裝置的平衡橋電阻定值，當(dāng)平衡橋電阻大于接地電阻時，就有可能選出接地支路。

3.4 便攜直流失地查找法

當(dāng)變電站發(fā)生高阻失地或者雙極失地時，直流漏電流式絕緣監(jiān)測裝置通常無法選出具體支路[3]。這種情況可以借助采用可切換電阻原理的便攜式直流失地查找儀進(jìn)行查找直流失地。以下介紹了仟順電子的便攜式直流失地查找儀的使用方法及注意事項。

3.4.1 使用方法

使用方法包括9種。1）用萬用表測量信號源正負(fù)地是否存在短路現(xiàn)象。2）確認(rèn)信號源電源開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)。3）將信號源正負(fù)地分別接入直流系統(tǒng)，用萬用表測量是否接線正確。4）開啟信號源，等信號源測量到母線電壓正負(fù)極對地電阻并計算出系統(tǒng)電阻后開啟手持器。5）首先按測試鍵使手持器和信號源通信，接上鉗子并讓鉗子保持靜止不動按調(diào)零鍵。6）用鉗子夾住信號源地線按自校，自校后按測試鍵看測量阻值和信號源系統(tǒng)電阻是否一致，來判斷鉗子靈敏度。7）開始查找接地支路，檢測過程中應(yīng)保持鉗子靜止不動。8）檢測支路時可同時夾多條支路但要把該回路正負(fù)同時夾住。9）每次夾住支路時先看波形當(dāng)波形為一條直線時表示無接地。

3.4.2 注意事項

注意事項有5個。1）將便攜式直流失地查找儀接入直流母線前應(yīng)申請退出站內(nèi)絕緣監(jiān)測裝置及其平衡橋，避免互相形成干擾，在此期間發(fā)生直流失地站內(nèi)絕緣檢測裝置將無法正常告警，檢修人員應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視。2）查找過程要注意手持器的零點(diǎn)，如果發(fā)現(xiàn)零點(diǎn)已經(jīng)跑到手持器屏幕的最上方或者最下方時，需要按手持器的調(diào)零鍵重新調(diào)零 。3）多條支路同時檢測：可以同時鉗住多條饋線，加快接地查找速度。但是在檢測時必須同時鉗住所有饋線的正負(fù)極。如果裝置有接地故障，則通過兩分法找出具體支路。4）容性電流信號：有時在某個回路會有標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，但是按測試鍵總報無接地，這種回路一般是有電容的回路，不是接地（如：小室的電源回路等），要注意區(qū)分。碰到此類回路先記錄下來。5）2個鉗子同時使用的方法：如果有特殊情況需要同時使用兩把鉗子時，將兩把鉗子插在手持器上調(diào)零，必須把零點(diǎn)跳到中間位置，然后將兩把鉗子各夾正負(fù)極，注意要保持鉗子的箭頭方向一致。

4 結(jié)語

變電站直流系統(tǒng)對于設(shè)備正常運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用，直流系統(tǒng)絕緣異常尤其是直流失地會嚴(yán)重影響設(shè)備正常運(yùn)行，出現(xiàn)兩點(diǎn)失地時可能導(dǎo)致保護(hù)“誤動”或“拒動”。當(dāng)變電站直流系統(tǒng)絕緣異常時，應(yīng)根據(jù)異常現(xiàn)象選用合理方法及時查找出絕緣異常點(diǎn)后消除隱患。