變電站直流系統接地檢測裝置的改造

1.直流系統接地的危害

電力系統中直流操作系統采用對地絕緣運行方式，當發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，并不引起任何危害，但必須及時(shí)處理，否則，當發(fā)生另一點(diǎn)接地時(shí)，有可能使繼電保護發(fā)生誤動(dòng)、拒動(dòng)。運行實(shí)踐中發(fā)現，直流接地不僅會(huì )造成繼電保護誤動(dòng)、拒動(dòng)，甚至會(huì )造成采用直流控制的設備誤動(dòng)、拒動(dòng)，以至損壞設備，造成大面積停電、系統瓦解等嚴重后果。因此，對于直流接地問(wèn)題，不能僅從一個(gè)變電站、一個(gè)電廠(chǎng)角度分析問(wèn)題，要從整個(gè)電網(wǎng)高度去考慮。如某110KV變電站，站內發(fā)生了直流接地。#2主變開(kāi)關(guān)在運行中自動(dòng)分閘，無(wú)任何信號。經(jīng)查找分析，#2主變控制箱滲水受潮，確認為因直流兩點(diǎn)接地，造成該開(kāi)關(guān)誤分。

2.直流絕緣檢測監測系統的現狀

2.1絕緣監察裝置存在的問(wèn)題

對于生產(chǎn)現場(chǎng)而言，電廠(chǎng)、變電站多年運行后，電纜絕緣普遍下降，各種端子箱、機構箱、刀閘輔助接點(diǎn)箱等生銹損壞，密封性下降，遇雨、雪、濕霧天氣，易發(fā)生接地;而且，往往為非金屬性接地(對地阻值高)、多點(diǎn)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(chēng)性接地故障接地性質(zhì)。而目前各種直流絕緣監察裝置(含常規型、微機型)對于直流系統接地的監察報警均采用電橋平衡原理，對上述高阻對稱(chēng)性接地無(wú)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(chēng)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(shí)，裝置不能反應?，F有各類(lèi)裝置的對地直流絕緣監測裝置的靈敏度均在兩極絕緣電阻之比為2：1至10：1的范圍。而且，若兩極絕緣電阻相差較大，而實(shí)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。

按照國電公司新下發(fā)的反事故技術(shù)措施“防止電力生產(chǎn)重大事故的25項重點(diǎn)要求”，樞紐變電站直流系統廣泛采用雙組蓄電池、單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式。兩段直流的母線(xiàn)在并列運行方式下(如單組蓄電池容量試驗時(shí))，要求及時(shí)停運某一段母線(xiàn)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(diǎn)接地時(shí)繼電器誤動(dòng);在兩段直流母線(xiàn)分列運行方式下，要求及時(shí)投運兩段母線(xiàn)的絕緣監察裝置，否則會(huì )造成一段直流母線(xiàn)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(xiàn)分列運行時(shí)，是兩個(gè)獨立的直流系統，每段母線(xiàn)均投運一套監察裝置。為了測量對地電位，每個(gè)絕緣監察裝置設有一個(gè)人為的接地點(diǎn)。為防止在直流網(wǎng)絡(luò )中其它任何地方再發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)而引起繼電器誤動(dòng)，要求絕緣監察繼電器的線(xiàn)圈具有足夠大的電阻值。(對220V直流系統該線(xiàn)圈的電阻值為30kΩ，其起動(dòng)電流為1.4mA。系統中其它繼電器的起動(dòng)電流都應選擇大于1.4mA)。在并列運行時(shí)，相當于一條直流母線(xiàn)一個(gè)直流系統，必須在并列前停運一段母線(xiàn)的絕緣監察裝置，否則會(huì )造成兩個(gè)30kΩ電阻并列，對地絕緣電阻變?yōu)?5kΩ，造成一點(diǎn)接地(220kV直流系統對地絕緣報警值為20kΩ)。此時(shí)如再有另一點(diǎn)接地，其接地電流足以造成某些繼電器誤動(dòng)。同理，在兩段母線(xiàn)由并列運行轉分列運行后，應及時(shí)將已停運的一段母線(xiàn)絕緣監察裝置投入，否則會(huì )造成該段母線(xiàn)及其系統失去對地絕緣監察?，F有的各類(lèi)直流絕緣裝置均不能自動(dòng)適應兩段直流母線(xiàn)的分、并列運行方式，一般采用在二次接線(xiàn)上利用手動(dòng)開(kāi)關(guān)或母線(xiàn)聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)切換停運一套裝置的接地方式。有的廠(chǎng)家產(chǎn)品甚至不設手動(dòng)開(kāi)關(guān)，通過(guò)斷開(kāi)一套裝置的接于直流母線(xiàn)的熔斷器而停運裝置。

2.2支路檢測原理存在的問(wèn)題

隨著(zhù)微機保護大量抗干擾電容的安裝使用，直流系統開(kāi)環(huán)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?，F國內廣泛使用向系統注入信號方式的微機型絕緣支路選線(xiàn)裝置，實(shí)際上已無(wú)法實(shí)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(shí)，將造成誤發(fā)信號，影響裝置的正確判斷。

2.3接地支路的查找無(wú)有效手段

目前，隨著(zhù)繼電保護反事故措施的落實(shí)，直流系統中保護、控制熔斷器越分越細，數量越來(lái)越多，造成直流屏饋出支路下的分支支路數量越來(lái)越多?，F有的微機支路檢測裝置采用的加裝檢測互感器的方法從技術(shù)上、成本上已難以滿(mǎn)足要求。有的廠(chǎng)家推出了便攜式定點(diǎn)查點(diǎn)設備，原理仍為注入信號式，其缺點(diǎn)前面已述。特別需要指出的是，此型裝置的電流傳感器必須為卡鉗式，有氣隙檢測分散性大。

3.技術(shù)對策

為解決絕緣監察裝置存在的問(wèn)題，根據現場(chǎng)運行要求，對微機直流接地選線(xiàn)監測裝置的技術(shù)原理進(jìn)行改進(jìn)，以使微機直流接地選線(xiàn)監測裝置能較好地滿(mǎn)足現場(chǎng)運行需要。

3.1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、負極同時(shí)接地或延續發(fā)展正、負極接地，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。

3.2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(xiàn)的方法，使直流系統的Ⅰ、Ⅱ段母線(xiàn)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(dòng)滿(mǎn)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(xiàn)，這樣在同一時(shí)刻，兩段母線(xiàn)上只有一段的平衡電阻，另一段沒(méi)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(xiàn)是否并列運行就不會(huì )影響到對絕緣的監測，不會(huì )降低直流系統對地絕緣電阻，從而實(shí)現了自動(dòng)滿(mǎn)足直流系統運行方式變化的要求。

3.3高靈敏度的直流傳感器的應用

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(shí)接地或同時(shí)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(guò)多次實(shí)驗，將直流傳感器的抗過(guò)載能力提高，過(guò)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(shí)候，每月進(jìn)行一次零點(diǎn)掃描，將傳感器的零點(diǎn)誤差消除。

3.4定檢方式

在裝置中設置定檢方式，通過(guò)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(diǎn)接地的情況。

3.5防誤技術(shù)

對支路電流的采集，因信號小、易受環(huán)境的影響，我們采用采集母線(xiàn)對地電壓的辦法。因電壓量是比較強的信號量，且檢測不易受到外界的影響，用母線(xiàn)電壓計算出的阻抗如果正常，則支路就不可能有報警發(fā)生。我們在軟件上封鎖支路報警的輸出，但同時(shí)計算支路的信號電壓值與零點(diǎn)值的誤差。如果誤差過(guò)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(shí)排除。

4.現場(chǎng)運行情況

首臺機于2003年1月安裝于某110kV變電站，在該站發(fā)生幾次直流接地，該裝置均準確判別報警。并準確判斷出該接地支路，并顯示接地電流;經(jīng)實(shí)際拉路查找，接地點(diǎn)在所顯示回路，證實(shí)裝置檢測準確。

運行實(shí)踐證明，該裝置能夠同時(shí)監視兩段直流母線(xiàn)的電壓及正、負級對地絕緣阻抗，不受兩段母線(xiàn)分、并列運行影響。對接地支路的檢測準確，有利于現場(chǎng)值班員、檢修人員快速準確地處理直流接地故障，對確保電網(wǎng)運行安全起到了重要的作用。達到了研制工作預期的目的。