推荐单位：徐州华鑫发电有限公司

本文作者：林家斌

摘要：

发电厂的直流系统主要包括蓄电池组和充电机，其主要作用是提供电气设备的保安电源及控制信号电源，电力系统的稳定性和自动装置工作的可靠性很大程度上取决于直流系统是否稳定可靠。多种接地故障、交直流互串、绝缘性能降低等是直流系统常见的多发性故障，若不能及时发现并处理，就会引起更大的故障。

针对直流系统发生的上述问题，并结合现场实际发生的情况，公司对#1、2号直流系统增加了直流绝缘监测装置，在不断的完善现场直流系统安全性的前提下，保证直流系统的稳定运行。

引言

直流系统的稳定对机组的正常运行有着重要的作用，本文通过研究直流绝缘监测装置性能来提高直流系统的稳定性。

1研究背景

随着电力系统和科技的发展，直流系统稳定性日益提高。通过学习国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求》（国能安全[]号文）的要求：“新建或改造的变电所，直流系统绝缘监测装置，应具备交流窜直流故障的测记和报警功能。原有的直流系统绝缘监测装置，应逐步进行改造，使其具备交流窜直流故障的测记和报警功能”的要求，应结合检修进行升级改造、换型。经综合调研公司最终选择深圳奥特迅ATCWZJ5型绝缘监测装置。

2绝缘监测装置的概述

2.1深圳奥特迅ATCWZJ5型直流系统绝缘监测装置配置由主机、电流变送器以及CT采集模块组成，主机检测正负直流母线的对地电压，通过母线对地漏电流计算出正负母线对地绝缘电阻。当绝缘电阻低于设定的报警值时，自动启动支路巡检功能。支路漏电流检测采用直流有源CT，不需向母线注入信号。所有支路的漏电流检测同时进行，被检信号由CT采集后送采集模块，每个模块内含CPU，直接在CT采集模块内部转换为数字信号，由CPU通过串行口上传至绝缘监测仪主机。增加CT以及采集模块可方便的对检测支路数进行扩展，若距离主机较远而需要扩展，可选择增加分机或CT驱动器来实现，分机或CT驱动器与主机之间也都是通过串口通讯进行数据传输。这样支路检测精度高、速度高、抗干扰能力强，从而可靠性、适用性方面等多项技术上有了新的突破，成功地解决了目前直流接地检测装置中存在漏报误报、巡检速度慢、接线过多、安装维护困难以及扩容不方便等弊端，是一种功能完善且稳定性高的智能型直流系统绝缘监测装置。

2.2基本功能：当直流系统发生下列故障时，产品能通过切换平衡、不平衡、定时三种巡检方式，迅速、准确、可靠动作，发出绝缘故障报警信息：

1）单极一点接地及绝缘降低；

2）单极多点接地及绝缘降低；

3）两极同支路同阻值接地及绝缘降低；

4）两极同支路不同阻值接地及绝缘降低；

5）两极不同支路同阻值接地及绝缘降低；

6）两极不同支路不同阻值接地及绝缘降低；

系统绝缘降低报警:直流系统对地绝缘电阻报警值可在0~K之间任意设定。

1）直流系统中任何一极的对地绝缘电阻降低到设定值时，发出告警信息。

2）直流系统对地绝缘故障报警响应时间应不大于s。

3）直流系统对地绝缘电阻小于等于报警值时，产品应自行启动支路选线功能。

支路绝缘降低报警:

1）支路任何一极的对地绝缘电阻低于50kΩ时，应发出报警信息。

2）支路选线响应时间应不大于s。

3）支路绝缘监测宜采用传感器，选线支路数宜为32、64、路。

绝缘预警:

1)直流绝缘监测装置应具备绝缘降低预警功能，设备绝缘预警值为报警值的2倍。

2)直流系统对地绝缘电阻小于等于预警值时，产品应自行启动支路选线功能。

母线电压异常告警

1）当直流系统母线电压大于等于标称电压的%时，产品应发出母线过压告警信息。

2）当直流系统母线电压小于等于标称电压的90%时，产品应发出母线欠压告警信息。

交流窜电告警

当直流系统发生有效值10V及以上的交流窜电故障时，产品应能在5S以内发出交流窜电故障告警信息，并显示窜入交流电压的幅值。

自身异常报警

产品应具有自检功能，当发生下列故障时，产品应能发出自身异常报警信息：

1）通讯故障，包括：主分机通讯故障；

2）电流传感器采样回路故障。

3母线监测原理及故障处理

3.1ATCWZJ5型绝缘监测装置的母线对地绝缘电阻测量有平衡电桥法和不平衡电桥法两种方法，可手动选择。

如图2所示，R1、R2为绝缘监测装置内设电阻，U+、U-为正负直流母线对地电压，R+、R-为正负母线的接地电阻，Ur为直流系统电压。

3.2平衡电桥和不平衡桥检测方法性能对比

1）平衡电桥法

优点：平衡电桥法属于静态测量，即测量正负直流母线对地的静态直流电压，因此母线对地电容的大小不影响测量精度；由于不受接地电容的影响，因此检测速度快。

缺点：双端接地时，测量误差较大；不能检测平衡接地。

2）不平衡电桥法

优点：任何接地方式均能准确检测。

缺点：在测量过程中，需要通过正负直流母线分别对地投电阻，因此母线对地电压是变化的。为了获得准确的测量结果，每次投入电阻后需要延时，待母线对地电压稳定后再测量，因此检测速度比平衡电桥法慢；受母线对地电容的影响。

3.3支路检测原理

与WZJD-6A型绝缘监测仪相比，ATCWZJ5型绝缘监测仪对支路漏电流的检测采用直流有源CT，每个直流有源CT内置了CPU，漏电流信号直接在CT内部转换成数字信号，通过通讯接口传至绝缘监测仪主机。

使用直流有源CT的优点：无需向母线注入交流信号、受接地电容的影响小、能识别接地母线的极性、能测量双端接地。缺点则是成本高于交流CT、环境温度和工作电压的波动影响测量精度。

3.4有源直流CT故障

奥特迅的直流配电柜所用传感器型号为CT-AH，该有源直流CT接口为MB--5P型，当有源直流CT正常工作时本体的指示灯会常亮，上传数据与主机通讯时指示灯闪烁。

在日常巡检时发现，正常运行回路上的传感器指示灯不亮。经查看，并无系统报警信息。排查后确认是传感器损坏，更换备件后恢复正常。

从上例故障消缺反馈来看，有源直流CT故障后并没有故障信号送出，无法通过系统报警来得知是否存在CT损坏。在回路CT损坏情况下，如果支路存在绝缘故障将无法及时定位。

为了避免该类故障发生，一方面需要加强日常巡检；另一方面，可以用专用的CT校验仪定期对有源直流CT进行校验。

4结论

直流系统的稳定运行直接影响到机组的稳定运行，绝大部分保护装置均使用直流电源供电，一旦直流系统出现故障，将影响直流负载运行。

参考文献

[1]国家电网公司．国家电网生号国家电网公司十八项电网重大反事故措施

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