直流系統(tǒng)微機絕緣監(jiān)測裝置的應用與接地故障點檢測探討

介紹了WZJ-1型直流系統(tǒng)微機絕緣監(jiān)測裝置的特點和在現(xiàn)場調(diào)試應用情況，通過五年來對直流系統(tǒng)發(fā)生的接地故障點查找實例和分析判別的運行經(jīng)驗，提出運用綜合分析判別的方法快速對故障點進行定位隔離，并對微機監(jiān)測裝置的實用性進行了探討，以提高水電站直流系統(tǒng)的運行可靠性。
　　關鍵詞：直流系統(tǒng) 絕緣監(jiān)測 接地 微機

Application of microprocessor insulation monitoring device in DC system and Study on　detecting of fault grounding point

Zhou Erbao

(Chencun Hydropower Station of Datang Corporation,242500,Anhui,China)

　　Abstract:This paper presents characteristics and debug application on site type of WZJ-1 insulation monitoring and detecting of microprocessor device in DC system. Through five years finding example and analysis distinguish operation experiences at occur fault grounding point in DC system. Propose method of exercise analysis by synthesis take align and insulation quick on fault point. Study on applicability of microprocessor insulation monitoring device. Advance operation reliability in DC system of Hydropower Station.
　　keywords：DC system；insulation monitoring and detecting；grounding；microprocessor


1 引言
　　 水電站因廠房環(huán)境潮濕導致直流系統(tǒng)對地絕緣情況不太好，直流回路電纜分布廣，元器件多，故障點很難查找。當直流系統(tǒng)絕緣下降后，將影響機組控制系統(tǒng)的安全運行。對此我們進行了直流系統(tǒng)微機絕緣監(jiān)測裝置的應用研究，目的在于快速查出故障點，及時消除隱患，提高直流系統(tǒng)的運行可靠性。
　　陳村水電站是目前安徽省最大的水電站，其中陳村站有3×50 MW機組，紀村站有2×17 MW機組。1998年和1999年分別在紀村站和陳村站各安裝了一臺WZJ-1型微機直流絕緣監(jiān)測裝置，兩臺裝置經(jīng)人工模擬接地試驗和各項技術參數(shù)實測正確后投入運行。裝置在發(fā)生直流絕緣故障時能正確反應和檢測故障點，在生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)揮了重要的作用。
　　造成直流系統(tǒng)發(fā)生接地的主要原因是：電纜或設備元器件的絕緣老化、受潮、破損以及裝置電源板發(fā)生損壞的故障。直流系統(tǒng)多點接地的危害：可能造成繼電保護和自動裝置誤動、拒動、燒壞繼電器接點和熔斷保險。
　　傳統(tǒng)查找直流接地采用拉路尋找分段處理的方法，人工解線找出故障點。在短時拉回路電源時可能因直流失電引起保護裝置或自動裝置由于抗干擾性能或故障判據(jù)的問題造成誤動跳閘，采用拉合直流支路法檢測故障點所帶來的危害是嚴重的。因此國電公司發(fā)輸電綜函[2001]238號《水電廠無人值班的若干規(guī)定》7.6.1條中指出：嚴禁在設備運行中采取切直流負荷的方法，查找和處理直流接地故障。在用500V搖表測試絕緣時，要將弱電回路全部退出，以防損壞。這種方法不能對故障點進行精確定位，使現(xiàn)場人員在查找直流接地時感到無從下手，困難重重。另外老式絕緣監(jiān)測裝置采用電橋平衡原理的缺點是不能真正反映直流母線的絕緣，只能反映正、負母線絕緣電阻的不平衡情況，在接地檢測回路中的接地監(jiān)測繼電器使母線的絕緣電阻限制在30kΩ的水平。而采用WZJ-1裝置可克服以上不足。
　　通過調(diào)研目前國內(nèi)的微機直流絕緣監(jiān)測裝置各有利弊，檢測原理和精度受直流系統(tǒng)本身特點的影響只能采用間接的方法測量，要提高檢測精度會帶來裝置的結(jié)構(gòu)復雜化，對直流系統(tǒng)帶來不利的影響及安裝維護困難（如加裝大量的支路電流傳感器及二次接線）等，因此對微機直流絕緣監(jiān)測裝置在滿足現(xiàn)場檢測精度要求的實用化和對故障點的綜合分析判斷處理就顯得尤其重要。本文就這方面的問題作出一些分析和探討。

2 裝置特點與現(xiàn)場應用
2．1 裝置原理簡介及特點
　　WZJ-1裝置主機實現(xiàn)在線檢測直流系統(tǒng)電壓及正、負母線絕緣電阻和故障判斷；當直流系統(tǒng)發(fā)生一點接地時投入低頻小信號振蕩器，利用便攜式直流接地點探測卡鉗表，在不拉開直流電源的情況下進行接地故障點具體位置的查找。
　　裝置利用單片機分別向直流系統(tǒng)正、負極自動投入一個檢測電阻，實時計算直流系統(tǒng)對地的絕緣電阻并顯示，異常時報警；可提高檢測靈敏度，克服絕緣監(jiān)測裝置的檢測死區(qū)。為避免直流系統(tǒng)電纜對地分布電容較大對檢測接地電阻測量精度的影響，在原理上采用了綜合判據(jù)對分布電容的影響進行修正，使判斷接地故障準確率達100%，解決了誤判接地的問題。采用信號注入法（經(jīng)電容耦合）可以準確查出故障點位置。裝置實時顯示便于及時了解直流系統(tǒng)的絕緣狀況，給現(xiàn)場運行人員提供了很大方便。
　　WZJ-1裝置主要技術指標：裝置內(nèi)阻大于200kΩ，接地電阻檢測靈敏度可達20kΩ，裝置不影響直流系統(tǒng)的可靠運行。
2．2 裝置現(xiàn)場應用技術參數(shù)實測
　　在110kV旁母#410保護屏后模擬直流負極經(jīng)4kΩ電阻接地，WZJ-1裝置顯示：R+＝ 72kΩ（正常時R+＝100kΩ）；R-=3kΩ （正常時R-= 98kΩ）。此時裝置上接地信號燈亮,并發(fā)出直流絕緣下降GP信號，將裝置上低頻小信號開關投入,正極燈亮,負極燈不亮,表示直流負極有接地故障。用便攜式探測接受器上的卡鉗表準確查出了接地支路和故障點。通過人工模擬直流系統(tǒng)接地故障，裝置反應正確，用卡鉗表可準確找出故障點位置。
　　在實際運行中若發(fā)生直流一點接地（Q20 kΩ）時，合上低頻小信號開關，檢查正極、負極自檢燈，燈滅為故障母線，由現(xiàn)場人員用卡鉗表即可查找接地支路的故障點位置。

3．直流接地故障點的檢測查找實例和分析判別
3．1 WZJ-1裝置在現(xiàn)場檢測故障情況統(tǒng)計
　　 WZJ-1裝置在現(xiàn)場投運五年來檢測的故障情況統(tǒng)計表如下：

3．2 WZJ-1裝置在現(xiàn)場檢測故障實例
　　2000年6月5日紀村站110kV#402開關控制回路絕緣下降檢測示意圖如圖1所示，開關處于分閘狀態(tài)，用卡鉗表實現(xiàn)了對接地故障點的精確定位，發(fā)現(xiàn)電容C的一端引出頭絕緣破損，更換C后正常。可見裝置對故障點查找比較方便快捷。