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DC系統的平衡橋功能

河南華潤電力首陽山有限公司研究員馬峻嶺、張喜鵬在《電氣技術》2018第7期撰文,介紹了壹起典型的基於平衡電橋原理的DC絕緣監測裝置接地報警異常事故,並認真分析了DC系統接地事故報警的原因。

詳細介紹了故障過程、檢查、試驗過程、原因分析等主要內容,指出了基於平衡電橋原理的絕緣監測裝置暴露出的問題,為處理類似事故提供了可借鑒的經驗和方法。

DC系統是發電廠和變電站的重要供電系統,為開關操作、繼電保護裝置、自動化裝置和交流不間斷電源系統提供電源,要求高可靠性。對於大型機組和重要變電站,DC母線壹般按單母線分段配置。

DC系統分支機構多,範圍廣。壹旦發生DC接地,依靠經驗和DC拉力法查找原因將費時費力。因此,每條母線上壹般都裝有DC絕緣監測裝置,便於確定DC接地範圍,減少調查工作量,快速定位故障點。

然而,基於平衡電橋原理的DC絕緣監測裝置存在誤接地報警。摘要:介紹了壹起兩臺DC絕緣監測裝置同時接地的異常事件,詳細分析了誤報警的原因,為現場工作人員處理類似事故提供了參考經驗。

1故障概述

1.1絕緣監測裝置介紹

目前國內運行的DC絕緣監測裝置的原理主要有平衡電橋、不平衡電橋、變頻檢測原理、信號追蹤法和DC泄漏電流法[1-3]。其中,基於平衡電橋原理的絕緣監測裝置應用廣泛。平衡電橋的原理圖如圖1所示。

圖1平衡電橋原理

DC系統正負極接地時,(R+≦?還是R?≦?)電橋平衡被破壞,有電流流過絕緣監測裝置,發出接地報警信號。

為了快速定位故障分支,目前每個DC分支都配備了壹臺DC智能變壓器來測量泄漏電流[4-5]。當前的I+和I?大小相等,方向相反,所以漏電流I0=0,電流I+,I?,大小不同,所以漏電流I0≠0。根據歐姆定律,計算出對地電阻。

1.2報警情況:r?、R+

我們的110V DC系統采用單母線分段接線。當系統需要時,還可以閉合DC母線之間的聯絡斷路器。DC公共汽車的每壹節都裝有由某公司生產的微機絕緣監測裝置。該裝置采用平衡電橋原理進行檢測。支路漏電流報警值設置為3.6mA

08: 30,DCS報告“110V I DC母線接地”、“110V II DC母線接地”。絕緣裝置現場檢查,壹、母線絕緣監測裝置報警主要信息:對地絕緣電阻降至4.5k?,泄漏電流為3.0mA,故障支路選擇為開關1支路。ⅱ母線絕緣監測裝置的主要報警信息是:對地絕緣電阻降至5.5k?,泄漏電流2.8mA,故障支路選線為開關2支路。

1.3故障排除

現場工作人員依次合上開關1和開關2,接地故障報警即可消失。按照DC接地故障查找的壹般方法,分別查找故障點,即先外後內,先時後重,先信號後控制,未發現明顯接地點。

根據現場調查結果和故障現象,現場人員初步判斷DC系統不存在接地故障。根據以往的經驗,判斷可能存在DC串串。然後第二次檢查回路。

在調查過程中,發現開關密度繼電器的兩個常開節點分別連接到兩個不同的DC電路。由於密度繼電器中端子的空間較小,繼電器中的接線為多根裸銅線,其中兩根近距離接觸(如圖2中的方框所示),然後將問題導線重新壓接,使兩根導線互不接觸。處理後,接地報警消失。

圖2故障點

2現場測試和分析

2.1事故原因分析

通過事故處理過程和分析,發現該DC系統不存在真正的DC接地,該報警為虛驚。兩條DC母線所裝絕緣監測裝置報警的根本原因是兩條DC母線的正負極串聯。由於絕緣監測裝置的原理,認為絕緣監測裝置本身有壹個接地點。兩路DC的正負極串聯後,通過絕緣監測裝置本身的接地點形成回路,導致絕緣監測裝置誤報警。

2.2事故模擬試驗

為了驗證上述分析結論,利用機組停堆完成了兩次DC系列試驗。測試接線圖,如圖3所示。

圖3測試接線圖

具體測試步驟:1)在110V DC I母QF1開關下口正極和110V DC II母QF2開關下口負極之間串聯壹個8k開關。的阻力;2)依次合上開關QF1和QF2。

現象:接通電源後,DC絕緣監測裝置都報告接地,與上次報警現象壹致。I母線和II母線絕緣監測裝置接地報警數據分別見表1和表2。

表1ⅰ母線告警信息

表2ⅱ總線告警信息

2.3報警數據分析

測試參數信息:平衡電橋電阻25k?;繼電器電阻8k?。測試的示意圖如圖4所示。

圖4測試示意圖

漏電流的理論計算如下。

由於DC串擾,基於平衡電橋原理的絕緣監測裝置檢測到的泄漏電流小於監測裝置的整定值(3.6mA),因此兩臺DC絕緣監測裝置均接地報警。

3系列電的其他危害

根據以上理論分析可以看出,DC串擾會同時引起兩套DC系統接地告警(壹套正極接地,壹套負極接地),誤導現場運維人員的故障查找方向,不利於快速查找故障。

過去,現場人員對DC串擾的了解不夠,壹般認為DC串擾不會對系統造成太大的危害。但相關文獻[6-8]和DC相聲造成的事故表明,DC相聲造成的危害不亞於DC停飛。

DC接地帶來的危害主要有:①增加保護的誤動作率;(2)在DC系統中引起火災;③縮短電池的使用壽命;(4)保護拒動;⑤接地故障報警靈敏度降低;⑥DC供電系統某段故障,進而發生接地故障,會導致整個DC系統接地;⑦正負交叉串會直接引起絕緣良好的DC供電系統的電壓漂移。

結論

在正負兩極串聯的兩條DC線路情況下,基於平衡電橋原理的絕緣監測裝置會誤報警,造成現場人員的誤判,不利於現場故障的及時解決,並可能對系統造成嚴重影響。相關廠家應基於平衡電橋原理優化絕緣監測裝置,完善DC跨串報警功能,避免誤導現場事故處理人員。

現場運行維護人員應掌握DC串音絕緣監測裝置的告警特征,及時判斷DC串音故障,加強現場設備維護,避免因DC線路絕緣薄弱、損壞造成DC接地和串音故障。

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