變電站直流系統(tǒng)接地檢測裝置的改造

1.直流系統(tǒng)接地的危害

電力系統(tǒng)中直流操作系統(tǒng)采用對地絕緣運行方式，當(dāng)發(fā)生一點接地時，并不引起任何危害，但必須及時處理，否則，當(dāng)發(fā)生另一點接地時，有可能使繼電保護發(fā)生誤動、拒動。運行實踐中發(fā)現(xiàn)，直流接地不僅會造成繼電保護誤動、拒動，甚至?xí)斐刹捎弥绷骺刂频脑O(shè)備誤動、拒動，以至損壞設(shè)備，造成大面積停電、系統(tǒng)瓦解等嚴(yán)重后果。因此，對于直流接地問題，不能僅從一個變電站、一個電廠角度分析問題，要從整個電網(wǎng)高度去考慮。如某110KV變電站，站內(nèi)發(fā)生了直流接地。#2主變開關(guān)在運行中自動分閘，無任何信號。經(jīng)查找分析，#2主變控制箱滲水受潮，確認(rèn)為因直流兩點接地，造成該開關(guān)誤分。

2.直流絕緣檢測監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)狀

2.1絕緣監(jiān)察裝置存在的問題

對于生產(chǎn)現(xiàn)場而言，電廠、變電站多年運行后，電纜絕緣普遍下降，各種端子箱、機構(gòu)箱、刀閘輔助接點箱等生銹損壞，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)、多點接地、正負(fù)極均有接地以及正、負(fù)極絕緣電阻之差較小，形成對稱性接地故障接地性質(zhì)。而目前各種直流絕緣監(jiān)察裝置(含常規(guī)型、微機型)對于直流系統(tǒng)接地的監(jiān)察報警均采用電橋平衡原理，對上述高阻對稱性接地?zé)o法有效檢測。因受電橋平衡原理的限制，裝置只能監(jiān)測非對稱性直流接地故障，在正、負(fù)極絕緣電阻均等下降或其值相接近時，裝置不能反應(yīng)。現(xiàn)有各類裝置的對地直流絕緣監(jiān)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(rèn)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項重點要求”，樞紐變電站直流系統(tǒng)廣泛采用雙組蓄電池、單母線分段接線方式。兩段直流的母線在并列運行方式下(如單組蓄電池容量試驗時)，要求及時停運某一段母線的直流絕緣監(jiān)察裝置，以保證直流系統(tǒng)對地絕緣電阻不降低，否則可能造成在直流一點接地時繼電器誤動;在兩段直流母線分列運行方式下，要求及時投運兩段母線的絕緣監(jiān)察裝置，否則會造成一段直流母線失去絕緣監(jiān)視。以常規(guī)直流絕緣監(jiān)察裝置為例：兩段直流母線分列運行時，是兩個獨立的直流系統(tǒng)，每段母線均投運一套監(jiān)察裝置。為了測量對地電位，每個絕緣監(jiān)察裝置設(shè)有一個人為的接地點。為防止在直流網(wǎng)絡(luò)中其它任何地方再發(fā)生一點接地時而引起繼電器誤動，要求絕緣監(jiān)察繼電器的線圈具有足夠大的電阻值。(對220V直流系統(tǒng)該線圈的電阻值為30kΩ，其起動電流為1.4mA。系統(tǒng)中其它繼電器的起動電流都應(yīng)選擇大于1.4mA)。在并列運行時，相當(dāng)于一條直流母線一個直流系統(tǒng)，必須在并列前停運一段母線的絕緣監(jiān)察裝置，否則會造成兩個30kΩ電阻并列，對地絕緣電阻變?yōu)?5kΩ，造成一點接地(220kV直流系統(tǒng)對地絕緣報警值為20kΩ)。此時如再有另一點接地，其接地電流足以造成某些繼電器誤動。同理，在兩段母線由并列運行轉(zhuǎn)分列運行后，應(yīng)及時將已停運的一段母線絕緣監(jiān)察裝置投入，否則會造成該段母線及其系統(tǒng)失去對地絕緣監(jiān)察。現(xiàn)有的各類直流絕緣裝置均不能自動適應(yīng)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(guān)或母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)輔助接點切換停運一套裝置的接地方式。有的廠家產(chǎn)品甚至不設(shè)手動開關(guān)，通過斷開一套裝置的接于直流母線的熔斷器而停運裝置。

2.2支路檢測原理存在的問題

隨著微機保護大量抗干擾電容的安裝使用，直流系統(tǒng)開環(huán)輻射供電運行方式的采用使直流系統(tǒng)的對地電容電流增大?，F(xiàn)國內(nèi)廣泛使用向系統(tǒng)注入信號方式的微機型絕緣支路選線裝置，實際上已無法實現(xiàn)對接地支路的有效查找。當(dāng)電容電流大于檢測裝置對絕緣電阻泄漏電流的整定值時，將造成誤發(fā)信號，影響裝置的正確判斷。

2.3接地支路的查找無有效手段

目前，隨著繼電保護反事故措施的落實，直流系統(tǒng)中保護、控制熔斷器越分越細(xì)，數(shù)量越來越多，造成直流屏饋出支路下的分支支路數(shù)量越來越多?，F(xiàn)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、成本上已難以滿足要求。有的廠家推出了便攜式定點查點設(shè)備，原理仍為注入信號式，其缺點前面已述。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(jiān)察裝置存在的問題，根據(jù)現(xiàn)場運行要求，對微機直流接地選線監(jiān)測裝置的技術(shù)原理進行改進，以使微機直流接地選線監(jiān)測裝置能較好地滿足現(xiàn)場運行需要。

3.1工作原理

采用平衡電橋與不平衡電橋相結(jié)合，可有效地檢測正、負(fù)極同時接地或延續(xù)發(fā)展正、負(fù)極接地，對地絕緣電阻不受正、負(fù)極接地電阻是否相同或接近的影響。

3.2對直流系統(tǒng)運行方式的影響

采用將電橋改為分別投入兩段母線的方法，使直流系統(tǒng)的Ⅰ、Ⅱ段母線是否并列運行不影響本裝置的檢測，不影響系統(tǒng)對地絕緣電阻，自動滿足直流系統(tǒng)運行方式變化的要求。采用將電橋改為分別投入兩段母線，這樣在同一時刻，兩段母線上只有一段的平衡電阻，另一段沒有，采集數(shù)據(jù)根據(jù)投入的電橋在哪一段上就記錄哪一段的辦法。這樣，系統(tǒng)兩段母線是否并列運行就不會影響到對絕緣的監(jiān)測，不會降低直流系統(tǒng)對地絕緣電阻，從而實現(xiàn)了自動滿足直流系統(tǒng)運行方式變化的要求。

3.3高靈敏度的直流傳感器的應(yīng)用

采用高靈敏度的直流傳感器(精度達(dá)0.1mA)，結(jié)合不平衡電橋可以測出多支路同時接地或同時平衡接地的情況，并可直接顯示接地漏電流數(shù)值。不需注入信號。并通過多次實驗，將直流傳感器的抗過載能力提高，過載恢復(fù)后能即刻恢復(fù)其檢測性能。利用系統(tǒng)在絕緣良好的時候，每月進行一次零點掃描，將傳感器的零點誤差消除。

3.4定檢方式

在裝置中設(shè)置定檢方式，通過傳感器對報警支路的漏電流的高速檢測與監(jiān)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，但同時計算支路的信號電壓值與零點值的誤差。如果誤差過大，則給出支路檢測元件故障的告警信息，顯示在屏幕上，以便及時排除。

4.現(xiàn)場運行情況

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(zhǔn)確判別報警。并準(zhǔn)確判斷出該接地支路，并顯示接地電流;經(jīng)實際拉路查找，接地點在所顯示回路，證實裝置檢測準(zhǔn)確。

運行實踐證明，該裝置能夠同時監(jiān)視兩段直流母線的電壓及正、負(fù)級對地絕緣阻抗，不受兩段母線分、并列運行影響。對接地支路的檢測準(zhǔn)確，有利于現(xiàn)場值班員、檢修人員快速準(zhǔn)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(dá)到了研制工作預(yù)期的目的。