夏清剛，魯冠軍2，王國琦

(1.惠州綠色動(dòng)力環(huán)保有限公司，廣東 惠州 516269；2.重慶電力高等?？茖W(xué)校，重慶 400053)

某電廠選用的是深圳市科陸電子股份有限公司出廠的300 Ah/220 V/120 A直流系統(tǒng)，主接線方式為單母線接線，充電機(jī)輸出及蓄電池連接于合閘母線，合閘母線正與控制母線正之間通過降壓硅鏈連接，合母、控母共用負(fù)極母線。直流充電柜主要由1個(gè)雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換單元、6個(gè)高頻開關(guān)整流模塊CL6818、1個(gè)直流電源系統(tǒng)監(jiān)控裝置CL6880V2、1個(gè)高頻開關(guān)電源交流配電監(jiān)控模塊CL6887、1個(gè)高頻開關(guān)電源直流配電監(jiān)控模塊CL6888、1個(gè)儀表顯示單元等組成。直流饋電柜主要由直流斷路器、硅鏈降壓裝置CL6884、微機(jī)型直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測儀、閃光繼電器、高頻開關(guān)電源開關(guān)監(jiān)測模塊和母線小室組成。蓄電池柜主要由3組蓄電池屏、108塊蓄電池及蓄電池采集模塊CL6882V2組成。

發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)接地是一種易發(fā)生且對(duì)電力系統(tǒng)危害性較大的故障。目前，國內(nèi)的發(fā)電廠、變電站的直流系統(tǒng)普遍都采用了絕緣監(jiān)測裝置。在直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測系統(tǒng)配置完善并調(diào)試完好的情況下，如有系統(tǒng)接地發(fā)生，利用絕緣監(jiān)測裝置一般都能準(zhǔn)確地判斷出接地回路，從而可以快速地進(jìn)行故障處理。但往往在實(shí)際運(yùn)行中，各種原因都會(huì)導(dǎo)致絕緣監(jiān)測裝置不能正確指出絕緣異?；芈贰Ｒ虼?，結(jié)合某電廠出現(xiàn)的直流系統(tǒng)絕緣異常問題及處理方法，在絕緣監(jiān)測裝置無法正確判斷出絕緣異?；芈返那闆r下，利用漏電流傳感器來查找直流系統(tǒng)接地或絕緣不良。

1 直流絕緣監(jiān)測裝置的組成及檢測原理

1.1 直流絕緣監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)組成

直流絕緣監(jiān)測裝置主要由絕緣監(jiān)測儀、漏電傳感器采集模塊、漏電傳感器采集模塊工作電源以及漏電傳感器等4個(gè)部分組成，如圖1所示。

圖1 絕緣監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)組成及檢測原理示意圖

1.2 直流絕緣監(jiān)測裝置的檢測原理

直流絕緣監(jiān)測裝置采用的檢測方法一般有差流檢測法、交流注入法、綜合判據(jù)法、電橋平衡法等，其中廣泛采用的是差流檢測法。差流檢測法是指通過不平衡橋開關(guān)的正負(fù)切換獲得母線對(duì)地的接地電阻值；通過不平衡橋與漏電流傳感器相結(jié)合測得各個(gè)接地支路電阻。某電廠使用的是CL6884型微機(jī)直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測儀，其工作原理是：采用接入100 kΩ不平衡橋電阻方式，對(duì)母線電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過計(jì)算，得到母線的實(shí)時(shí)絕緣狀態(tài)。當(dāng)絕緣小于用戶整定值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的告警，并自動(dòng)進(jìn)入饋線支路巡檢；當(dāng)有支路小于整定定值時(shí)，顯示對(duì)應(yīng)的支路和支路絕緣電阻。如圖1所示。

1.3 漏電流傳感器的直流檢測原理

漏電流傳感器直流檢測的工作原理，如圖2所示。圖中V+，V-為漏電流傳感器的電源正負(fù)端；U0為霍爾器件在穿過漏電流I后感應(yīng)出的霍爾電壓。由于磁路與霍爾器件的輸出有良好的線性關(guān)系，因此霍爾器件輸出的電壓U0可以間接地反映出被測漏電流I的大小。漏電傳感器采集模塊采集各個(gè)支路的漏電傳感器輸出的霍爾電壓，經(jīng)過換算得出對(duì)應(yīng)的電流，進(jìn)一步計(jì)算出對(duì)應(yīng)支路的絕緣電阻，然后通過RS485通信方式將數(shù)據(jù)傳送給絕緣監(jiān)測儀。絕緣監(jiān)測儀根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，進(jìn)而可以計(jì)算出各個(gè)支路的絕緣電阻值。

圖2 漏電流傳感器直流檢測原理

2 某電廠直流系統(tǒng)絕緣異常現(xiàn)象

某電廠直流系統(tǒng)存在一異?，F(xiàn)象。干燥天氣時(shí)，負(fù)對(duì)地電壓103 V，正對(duì)地電壓115 V；雨天，負(fù)對(duì)地電壓80 V，正對(duì)地電壓130 V。雨天兩極對(duì)地電壓差達(dá)到50 V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家電網(wǎng)公司的規(guī)定，即“220 V直流系統(tǒng)兩極對(duì)地電壓絕對(duì)值差超過40 V，應(yīng)視為直流系統(tǒng)接地” 。直流電源系統(tǒng)監(jiān)控裝置報(bào)“合母、控母負(fù)對(duì)地絕緣下降、絕緣電阻為9 kΩ；第36路支路絕緣下降”。由于直流系統(tǒng)調(diào)試得不完善，不能確定36支路對(duì)應(yīng)的具體支路，在組織查找過程中，由于檢修人員的誤動(dòng)，造成直流電源系統(tǒng)監(jiān)控裝置無論在干燥天氣還是在雨天都頻繁告警，且?guī)缀跛兄范紙?bào)“絕緣下降”。

3 直流系統(tǒng)絕緣異常處理與原因分析

3.1 排除監(jiān)控裝置故障

首先使用萬用表測量直流母線電壓所得數(shù)值與監(jiān)控裝置相符，確認(rèn)直流系統(tǒng)絕緣異常存在。然后排除直流電源監(jiān)控系統(tǒng)故障。在仔細(xì)檢查監(jiān)控裝置后，發(fā)現(xiàn)監(jiān)控裝置背面接線端子上至漏電流傳感器采集模塊的485通信總線一端屏蔽接地線懸空且與大地水平，另一端也懸空。將水平與大地的屏蔽線扭動(dòng)一個(gè)方向，則監(jiān)控裝置“合、控母線及支路絕緣下降”頻繁告警現(xiàn)象消失(晴天)。依據(jù)電纜敷設(shè)規(guī)范：計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的模擬信號(hào)回路控制電纜屏蔽層，不得構(gòu)成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，應(yīng)集中式一點(diǎn)接地。通信線路應(yīng)保持屏蔽線一端良好接地，另一端懸空。如果通信線的屏蔽線一端未接地，一端水平于大地懸空，將對(duì)通信造成很糟糕的影響。

3.2 利用霍爾電流傳感器查找絕緣異常支路

關(guān)于直流接地的查找方法，常見的有拉路法、轉(zhuǎn)移負(fù)荷法、利用絕緣監(jiān)測裝置定位法、利用接地故障查找儀定位法等。由于某電廠直流系統(tǒng)為單母輻射式結(jié)構(gòu)，而且直流電源系統(tǒng)監(jiān)控裝置出現(xiàn)異常。因此，在考慮生產(chǎn)安全運(yùn)行的條件下，上述方法中除利用接地查找儀定位法外，其他方法都不適用。但由于該廠未配置接地故障查找儀，故在這里提出利用霍爾電流傳感器查找的方法。

雨天，監(jiān)控裝置仍報(bào)“合、控母及支路絕緣下降”。由于直流監(jiān)控裝置所報(bào)絕緣下降支路較多，因此，我們采用測量霍爾電流傳感器輸出電壓數(shù)值并進(jìn)行比較，來確定絕緣異常支路，測量結(jié)果如表1所示。

表1 測量霍爾電流傳感器輸出電壓數(shù)值 V

將測量結(jié)果與監(jiān)控裝置顯示絕緣下降支路進(jìn)行比較，基本上對(duì)應(yīng)。對(duì)這些支路進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)：監(jiān)控裝置顯示有1條支路絕緣下降報(bào)警，即傳感器輸出電壓為0.4 V的支路。再對(duì)該支路饋線控制回路進(jìn)行分析，確認(rèn)可以拉路后，對(duì)其采用瞬停拉路。結(jié)果拉路后，監(jiān)控裝置合、控母及支路絕緣下降告警消失，正、負(fù)極對(duì)地電壓數(shù)值幾乎相等。支路確認(rèn)后，對(duì)其延伸回路逐一查找，最終查出該饋線控制回路中的一根信號(hào)線接地電阻為16 kΩ，找出絕緣合格的備用芯線替換后，直流系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

3.3 直流系統(tǒng)異常原因分析

1)直流監(jiān)控裝置485通信線未按規(guī)范接線，造成對(duì)裝置的信號(hào)干擾，進(jìn)而影響故障支路的準(zhǔn)確判斷。

2)根據(jù)晴天與雨天直流監(jiān)控裝置顯示的絕緣情況，可以判斷應(yīng)為電纜絕緣外皮損傷，電纜泡水后絕緣下降所致。電纜敷設(shè)過程中，對(duì)施工質(zhì)量未進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，致使電纜存在絕緣外皮刮傷現(xiàn)象。

3)電纜溝排水系統(tǒng)未按設(shè)計(jì)施工，不能及時(shí)排盡電纜溝內(nèi)積水，造成電纜泡水。

4 漏電流傳感器查找絕緣異常支路的適用價(jià)值

直流監(jiān)控裝置受信號(hào)干擾，無法顯示準(zhǔn)確的報(bào)警信息，從而無法提供絕緣下降支路的準(zhǔn)確信息。此時(shí)，如果使用拉路查找法的話，拉路范圍太廣，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)的安全運(yùn)行。由于絕緣下降支路數(shù)過多，且有并列回路的存在，使用瞬停法也無法判斷出絕緣下降支路。 另外，如果直流系統(tǒng)監(jiān)控裝置支路絕緣下降報(bào)警門檻值設(shè)置偏低，也無法準(zhǔn)確報(bào)出絕緣下降支路。因此，諸如以上種種情況，利用漏電流傳感器來查找絕緣異常支路，可以準(zhǔn)確找出絕緣異常支路，大大縮小拉路范圍。

5 總結(jié)

本文介紹的通過測量漏電流傳感器輸出電壓來確定絕緣下降支路的方法，能有效地查出絕緣接地支路，從而快速解決直流系統(tǒng)接地問題。另外，當(dāng)漏電流傳感器受周圍環(huán)境電磁影響發(fā)生零點(diǎn)漂移時(shí)，需要對(duì)漏電流傳感器進(jìn)行斷電零點(diǎn)校準(zhǔn)，也需要通過測量漏電流傳感器輸出電壓來判斷校零情況。而值得指出的是，當(dāng)某條支路因漏電流傳感器發(fā)生零漂或故障，且該支路有接地存在時(shí)，如果是直流電源監(jiān)控裝置誤報(bào)警，還可以通過拉路與測量漏電傳感器輸出電壓來判斷絕緣接地支路。如直流電源監(jiān)控裝置不報(bào)支路絕緣接地，則將無法判斷絕緣接地支路。

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