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直流系统接地检测方法分析及检测装置改进

2019-6-19 10:34:59      点击:
    发电厂、变电站的直流系统是一个独立的电源,不受发电机、厂用电、站用变以及系统运行方式改变的影响,为电力系统的控制回路、信号回路、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠稳定的不间断电源,它还为断路器的分、合闸提供操作电源。因此直流电源系统对变电站的安全运行起着至关重要的作用, 是变电站安全运行的前提。电力系统中直流电源系统采用对地绝缘运行方式,当直流系统发生一点接地时,并不引起直接危害,仍能继续运行,但潜在的危险性很大,必须立即给出告警,并进行查找;否则,当发生另一点接地时,有可能产生很严重的后果。
 
1.关于直流系统的接地及其危害
1.1 什么叫直流系统接地
    直流电源为带极性的电源,即电源正极和电源负极。直流电源的“地”对直流电路来讲仅仅是个中性点的概念。 如果直流电源系统正极或负极对地间的绝缘电阻值降低至某一整定值,或者低于某一规定值,这时我们称该直流系统有正接地故障或负接地故障。
1.2直流系统为什么会接地
    发电厂、变电站直流系统所接设备多、回路复杂,在长期运行过程中会由于环境的改变、气候的变化、电缆以及接头的老化,设备本身的问题等等,而不可避免的发生直流系统接地。特别在发电厂、变电站建设施工中或扩建过程中,由于施工及安装的种种问题,难以避免的会遗留直流系统接地故障的隐患。
1.3直流系统接地的分类和危害
    由于直流系统馈线网络连接比较复杂,按接地极性可分为正接地和负接地;按接地种类可分为直接接地(亦称金属接地或全接地)和间接接地(亦称非金属接地或半接地);按接地的情况可分为单点接地、多点接地、环路接地和绝缘降低。根据研究表明正接地可能导致断路器误跳闸,由于断路器跳闸线圈均接负极电源,故当发生正接地时可能导致断路的跳闸。负接地可能导致断路器的拒跳闸。
    运行实践也发现,直流接地不仅会造成继电保护误动、拒动,甚至会造成采用直流控制的设备误动、拒动,以至损坏设备,造成大面积停电、系统瓦解的严重后果。如2000年7月6日在暴雨天气下,河北某220kV枢纽变电站,站内发生了直流接地。273-1电动刀闸在运行中自动分闸,无任何信号。经查找分析,273-1刀闸控制箱渗水受潮,确认为因直流两点接地,造成该刀闸误分。某500kV枢纽变电站,因大雪天气,直流两点接地,造成站用380V交流电源控制开关跳闸。广西某220kV枢纽变电站,因直流两点接地,造成断路器误动。这些都是由直流系统绝缘问题引起的电网故障。
2.查找,排除直流系统的通常方法
直流系统接地故障的检测技术很多,实现的原理也不尽相同。可以归纳为以下几个方法:
2.1 直流母线电桥法
采用电桥法研制的检测装置比较简单,相当于在正负直流母线上加两个平衡电阻,形成平衡电桥;其仅对直流系统的接地故障给出报警,不能指示故障所在的直路和接地电阻值,功能过于单调。现场维护人员排除故障时,通常采用人工拉路法。依次短时拉开直流屏所供直流负荷各回路。当切除某一回路时故障消失, 说明故障在该回路内。可操作性比较差,特别是对于重要负荷,短时拉闸都是不允许的。因此,采用该方法的检测装置只适用于很低端的配电房的直流柜系统。
2.2 低频信号注入法
    直流系统出现接地故障以后,在故障母线与地之间注入低频信号,低频电流从信号发生器流出,流经接地故障馈线,并从接地点返回。利用钳型电流检测仪逐条馈线检测。找到接地馈线,进而找到接地点。
    该方法成功地实现了不停电查找直流接地点,但其检测的正确性及灵敏度受直流系统分布电容的影响很大。馈线支流电容最大可达几微法. 当探头在某一点测量时, 由于有电容电流存在, 将使得操作人员难以确定是电容电流还是接地电阻电流。采用此方法检测接地电阻往往有误判或测量计算的接地电阻误差很大。
2.3 变频信号注入法
变频信号注入,实际上还是低频信号输入,只不过此时注入的信号是频率交替变化的低频信号。然后还是通过钳型电流探头, 检测支路阻性电流幅值的变化, 来确定接地支路与故障点。通过注入幅值不变而变频的信号,间接的计算出馈线支路中的阻性电流。但通过现场使用检验, 效果仍然不理想, 原因还是分布电容。另外低频信号的注入将使直流系统的电压波纹系数加大。
2.4磁调制直流漏电流检测方法 

    用磁调制漏电流传感器,直流系统馈线支路正负两条线路穿过CA环状铁心,向负荷提供的电流,CA漏电流传感器中存在有三角波恒流激磁电流,激磁绕组,检测绕组;当正负线路上的电流不相等时,漏电流传感器有漏电流大小方向信号输出。因受平衡电桥原理的限制,磁调制漏电流传感器只能监测非对称性直流接地故障,在正、负极绝缘电阻均等下降或其值相接近时无能为力 直流屏

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