直流系統(tǒng)微機(jī)絕緣監(jiān)測裝置的應(yīng)用與接地故障點檢測探討

3．3 WZJ-1裝置提供實時信息及時發(fā)現(xiàn)重大設(shè)備隱患
　　2002年4月5日陳村站運(yùn)行人員監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)“110kV#487線路開關(guān)異常”光字牌GP微亮，WZJ-1顯示R+ 24kΩ。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)系#487線路SF6開關(guān)的密度計因滲進(jìn)雨水引起接點間的絕緣下降和直流系統(tǒng)絕緣下降。根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行綜合分析快速查出了故障點，GP微亮說明密度計的接點絕緣已被水短路，若不及時發(fā)現(xiàn)危害很大。2002年4月16日暴雨時，WZJ-1顯示R+＝25kΩ；R-＝100kΩ，雨停幾小時后，R+＝50kΩ。綜合分析為天氣下雨使設(shè)備受潮引起，比原來能更清楚地觀察和反映設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，可以及時采取防范措施，杜絕隱患的擴(kuò)大。
　　隨后檢查發(fā)現(xiàn)陳村站九臺110kVSF6開關(guān)（型號FXT-11型）密度計均存在接點引出電纜連接部分易受雨水侵入的隱患。SF6氣壓降低有兩對閥值接點，第一閥值報警，第二閥值禁止開關(guān)跳合閘。由于該密度計與電纜連接的接插件正上方防雨罩有縫隙，導(dǎo)致兩對接點易進(jìn)水，引起絕緣下降，第一閥值使中控室誤發(fā)報警信號，第二閥值將閉鎖開關(guān)操作回路，在雷雨天氣線路發(fā)生故障時，會造成開關(guān)拒動，擴(kuò)大事故。對此重大設(shè)備隱患及時采取了室外設(shè)備防雨水侵入的改進(jìn)措施。
3．4 運(yùn)用綜合分析方法快速對故障點檢測定位和隔離
　　統(tǒng)計表明目前直流系統(tǒng)絕緣下降的故障率比以前減少，而以往僅水輪機(jī)層的電纜回路、主令控制器、端子箱等絕緣受潮薄弱的地方絕緣下降故障頻繁，處理故障點很困難。通過以前現(xiàn)場故障的處理情況來看：接線工藝質(zhì)量問題和電纜、設(shè)備老化問題較多，以前的電纜絕緣材料是橡膠，長期運(yùn)行后老化嚴(yán)重，絕緣性能下降，特別是水電站的事故照明回路電纜老化嚴(yán)重。老廠要加快技術(shù)改造步伐，以提高直流系統(tǒng)的整體絕緣水平。
　　目前機(jī)組設(shè)備技改后采用的自動化元器件質(zhì)量較好（合資或進(jìn)口產(chǎn)品），元器件的可靠性有很大提高，密封性好，受潮及絕緣下降的情況較少發(fā)生，而以前這是最薄弱環(huán)節(jié)。新型開關(guān)設(shè)備重視了戶外端子箱的防潮設(shè)計（如ABB開關(guān)、ALSTHOM開關(guān)機(jī)構(gòu)箱的防潮性能很好）使室外電氣設(shè)備絕緣受潮情況大為減少。同時將戶外端子箱的膠木端子更換為新型材料的端子后，提高了戶外環(huán)境下的電氣絕緣性能。特別是控制電纜更換后，直流系統(tǒng)絕緣水平有了很大提高。
　　從目前現(xiàn)場運(yùn)行情況看：機(jī)組勵磁回路、調(diào)速回路的設(shè)備故障；開關(guān)操作回路跳、合閘線圈燒壞；裝置開關(guān)電源板故障等易引發(fā)直流接地故障。近幾年發(fā)生的直流接地故障主要是戶外高壓開關(guān)的控制回路、事故照明回路、新設(shè)備投運(yùn)時因設(shè)計問題或接線問題造成的直流接地故障。為此必須有重點的做好現(xiàn)場技術(shù)管理工作，對薄弱環(huán)節(jié)采取防范措施。
　　通過我站近5-6年的技術(shù)改造實踐分析，新技術(shù)新材料的應(yīng)用使直流系統(tǒng)本身的絕緣水平有了很大提高，全廠控制電纜更換為抗干擾性能好的屏蔽電纜并在二端接地后，直流系統(tǒng)的分布電容量也大大下降，因此直流系統(tǒng)的絕緣下降故障特征與以前有很大不同，主要表現(xiàn)為突發(fā)性的絕緣突然下降故障，而以前經(jīng)常發(fā)生的直流系統(tǒng)絕緣多處不好或下降的情況現(xiàn)在很少發(fā)生。因此采用WZJ-1裝置的監(jiān)測技術(shù)原理在新形勢下仍有較高的精度和實用價值，并且不至于使檢測回路過于復(fù)雜化，查找故障簡單快捷，物理概念清晰，便于現(xiàn)場人員掌握。通過WZJ-1裝置的實時顯示可看出現(xiàn)場設(shè)備絕緣電阻的一些變化規(guī)律，若引入到上位機(jī)進(jìn)行綜合分析，有利于掌握現(xiàn)場設(shè)備的絕緣狀況。

4 裝置應(yīng)用中有關(guān)問題探討
　　我站在2000年和2003年分別對陳村站、紀(jì)村站的直流系統(tǒng)及蓄電池進(jìn)行了全部更新的技術(shù)改造，但在直流絕緣監(jiān)測裝置這一塊仍保留了WZJ-1裝置，滿足了現(xiàn)場運(yùn)行要求，節(jié)省了設(shè)備投資，但在設(shè)備接口處理上需注意以下問題。
　　陳村站因新電池屏上有直流絕緣監(jiān)測回路與WZJ-1的監(jiān)測回路相并聯(lián)后，導(dǎo)致WZJ-1顯示對地絕緣電阻為5kΩ，并發(fā)報警信號。改進(jìn)辦法是將新電池屏上的直流絕緣監(jiān)測裝置的對地電阻回路解除，僅使WZJ-1裝置的監(jiān)測回路投入運(yùn)行。紀(jì)村站新GZDW智能直流柜自帶平衡電橋繼電器式絕緣監(jiān)測報警裝置，解除其監(jiān)測回路不用，僅用WZJ-1裝置。
　　裝置有待改進(jìn)的方面：裝置采用了AC220V電源，在倒換廠用電后須對裝置進(jìn)行手動復(fù)位恢復(fù)運(yùn)行，在現(xiàn)場采用DC220V供電比較好。建議采用高可靠性的電子開關(guān)代替進(jìn)口微型繼電器切換電阻的方案來實測直流系統(tǒng)的對地絕緣電阻。將LED顯示器采用有源液晶顯示，可顯示更多的信息。對整定值的輸入采用EEPROM存儲，增加裝置故障診斷功能，具有故障報告存儲功能和與上位機(jī)通訊的功能。按規(guī)程要求：在直流系統(tǒng)絕緣下降到15-20kΩ時，裝置應(yīng)能動作并報警，應(yīng)將整定值由5kΩ提高到15-20kΩ較為合適。因采用切換電阻的方案來實測直流系統(tǒng)的對地絕緣電阻，R+、R-因并聯(lián)100kΩ后，實際的絕緣電阻大于100kΩ時也只能顯示到100kΩ。
　　由于在正常情況下低頻振蕩器不投入運(yùn)行，而每年發(fā)生接地故障的次數(shù)一般不超過5次，每次的檢測時間按1小時統(tǒng)計，可見信號幅值較小的低頻振蕩器對直流系統(tǒng)的影響實際上是微不足道的。
　　我站在現(xiàn)場大量采用了南瑞保護(hù)公司的LFP-900型和RCS-9000型微機(jī)保護(hù)裝置，其在硬件結(jié)構(gòu)上的抗干擾電容量很小。根據(jù)1994年10月IEEE文獻(xiàn)介紹：微機(jī)保護(hù)抗干擾電容采用0.05μf已足夠，既達(dá)到了抗干擾的目的，又不會使直流系統(tǒng)對地電容過大。同時控制電纜屏蔽層的二端接地也減小了直流系統(tǒng)的對地電容。這對現(xiàn)場運(yùn)行的微機(jī)直流絕緣監(jiān)測裝置來說可減少檢測誤差。
自從微機(jī)保護(hù)推廣應(yīng)用后，現(xiàn)場人員對二次回路的絕緣檢測擔(dān)心試驗中高壓串入保護(hù)裝置損壞電子元器件，因而研究試行二次回路的絕緣在線監(jiān)測，也是勢在必行。長期運(yùn)行表明WZJ-1的實時檢測功能在現(xiàn)場比較實用。
　　現(xiàn)場運(yùn)行表明：WZJ-1裝置在檢測精度、抗干擾能力、和對直流系統(tǒng)影響等方面可以滿足中型水電站直流系統(tǒng)的運(yùn)行要求。

5 應(yīng)用體會
　　WZJ-1型微機(jī)直流絕緣監(jiān)測裝置在我站投運(yùn)兩臺，裝置在現(xiàn)場連續(xù)運(yùn)行五年未發(fā)生故障，運(yùn)行穩(wěn)定，在直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時反應(yīng)正確，可準(zhǔn)確找出故障點位置。裝置安裝在中控室的控制屏上，可便于運(yùn)行人員隨時了解直流系統(tǒng)對地的絕緣情況，自投運(yùn)以來受到了現(xiàn)場人員的歡迎。
　　對老電站直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測的改進(jìn)不宜采用對每個支路增加輔助磁環(huán)的檢測方式，采用WZJ-1裝置檢測較為合適?，F(xiàn)場對所取得的效果比較滿意。在直流系統(tǒng)對地電容不是很大的電廠，此方案的檢測精度較高，可以滿足現(xiàn)場的需要。
　　有必要提出的是：由于直流系統(tǒng)本身的特殊性，要求絕緣監(jiān)測裝置的功能首先要能正確檢測到系統(tǒng)絕緣下降故障，但對故障點或支路的自動并準(zhǔn)確定點判別報警功能的技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)未達(dá)到交流系統(tǒng)中繼電保護(hù)正確動作切除故障的技術(shù)性能，在技術(shù)原理和技術(shù)實現(xiàn)方法上仍有待于進(jìn)一步突破。在現(xiàn)場為保證直流系統(tǒng)安全運(yùn)行的行之有效的方法是：對機(jī)組控制回路絕緣老化的電纜、老舊元器件、密封性能不好的端子箱及SF6密度計、事故照明回路等進(jìn)行技術(shù)更新改造；同時在設(shè)備檢修時要加強(qiáng)絕緣檢查工作，特別是開關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的跳、合閘線圈及其回路的絕緣情況，由于是可動部件，其故障率相對較高。通過技改使直流系統(tǒng)絕緣水平提高后，在發(fā)生絕緣下降的故障時反而好查故障點了，采用信號注入和卡鉗表檢測的靈敏度也會有較大提高。以前全廠絕緣水平很低，查絕緣下降故障反而無從下手，采用信號注入和卡鉗表檢測的靈敏度也較低。通過總結(jié)現(xiàn)場的運(yùn)行經(jīng)驗和采用技術(shù)先進(jìn)的微機(jī)監(jiān)測裝置二者相結(jié)合將會進(jìn)一步提高直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。
　　WZJ-1在現(xiàn)場對故障點的檢測結(jié)果全部正確，從沒有發(fā)生誤報警的現(xiàn)象。但磁環(huán)支路型據(jù)了解存在誤報警的問題，在原理判據(jù)上可能仍存在不足之處，有待于進(jìn)一步完善改進(jìn)。對于公用-XM的音響小母線信號回路，若發(fā)生信號回路絕緣下降，必須每個支路、回路逐一檢查，即使采用磁環(huán)支路報警也不能解決。因此微機(jī)直流絕緣監(jiān)測裝置配合便攜式探測卡鉗表是目前在現(xiàn)場查找直流系統(tǒng)接地故障點的最有效的檢測設(shè)備。