直流系統(tǒng)絕緣降低危害及解決方法PPT課件.ppt

直流系統(tǒng)絕緣降低危害及解決方法 可編輯 2020 1 8 1 主要內(nèi)容 直流系統(tǒng)構(gòu)成直流系統(tǒng)絕緣故障分類及常見(jiàn)情況直流接地危害平衡橋概念直流系統(tǒng)絕緣故障分析直流系統(tǒng)寄生回路 環(huán)路 特征分析直流交流竄電故障分析直流互竄分析各類直流故障處理方法分布電容對(duì)直流絕緣故障查找的影響 可編輯 2020 1 8 2 直流系統(tǒng)構(gòu)成 簡(jiǎn)介 直流系統(tǒng)是應(yīng)用于水力 火力發(fā)電廠 各類變電站和其它使用直流設(shè)備的用戶 為給信號(hào)設(shè)備 保護(hù) 自動(dòng)裝置 事故照明 應(yīng)急電源及斷路器分 合閘操作提供直流電源的電源設(shè)備 直流系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的電源 它不受發(fā)電機(jī) 廠用電及系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響 并在外部交流電中斷的情況下 保證由后備電源 蓄電池繼續(xù)提供直流電源的重要設(shè)備 可編輯 2020 1 8 3 直流系統(tǒng)構(gòu)成 整流模塊及蓄電池系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)單元電池巡檢單元開(kāi)關(guān)量檢測(cè)單元降壓?jiǎn)卧潆妴卧?可編輯 2020 1 8 4 直流系統(tǒng)構(gòu)成 整流模塊系統(tǒng) 電力整流模塊就是把交流電整流成直流電的單機(jī)模塊 通常是以通過(guò)電流大小來(lái)標(biāo)稱 如2A模塊 5A模塊 10A模塊 20A模塊等等 按設(shè)計(jì)理念的不同也可以分為 風(fēng)冷模塊 獨(dú)立風(fēng)道模塊 自冷模塊 智能風(fēng)冷模塊和智能自冷模塊 它可以多臺(tái)并聯(lián)使用 實(shí)現(xiàn)了N 1冗余 模塊輸出是110V 220V穩(wěn)定可調(diào)的直流電壓 模塊自身有較為完善的各種保護(hù)功能如 輸入過(guò)壓保護(hù) 輸出過(guò)壓保護(hù) 輸出限流保護(hù)和輸出短路保護(hù)等 可編輯 2020 1 8 5 直流系統(tǒng)構(gòu)成 監(jiān)控系統(tǒng) 監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)直流系統(tǒng)的控制 管理核心 其主要任務(wù)是 對(duì)系統(tǒng)中各功能單元和蓄電池進(jìn)行長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè) 獲取系統(tǒng)中的各種運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài) 根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行處理 并以此為依據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制 實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的全自動(dòng)管理 保證其工作的連續(xù)性 可靠性和安全性 監(jiān)控系統(tǒng)目前分為兩種 一種是按鍵型還有一種是觸摸屏型 監(jiān)控系統(tǒng)提供人機(jī)界面操作 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)顯示 系統(tǒng)控制操作和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置 可編輯 2020 1 8 6 直流系統(tǒng)構(gòu)成 絕緣監(jiān)測(cè)單元 直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)單元是監(jiān)視直流系統(tǒng)絕緣情況的一種裝置 可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路對(duì)地漏電阻 此數(shù)值可根據(jù)具體情況設(shè)定 當(dāng)線路對(duì)地絕緣降低到設(shè)定值時(shí) 就會(huì)發(fā)出告警信號(hào) 直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)單元目前有母線絕緣監(jiān)測(cè) 支路絕緣監(jiān)測(cè) 可編輯 2020 1 8 7 直流系統(tǒng)構(gòu)成 電池巡檢單元 電池巡檢單元就是對(duì)蓄電池在線電壓情況巡環(huán)檢測(cè)的一種設(shè)備 可以實(shí)時(shí)檢測(cè)到每節(jié)蓄電池電壓的多少 當(dāng)哪一節(jié)蓄電池電壓高過(guò)或低過(guò)設(shè)定時(shí) 就會(huì)發(fā)出告警信號(hào) 并能通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)顯示出是哪一節(jié)蓄電池發(fā)生故障 電池巡檢單元一般能檢測(cè)2V 12V的蓄電池和巡環(huán)檢測(cè)1 108節(jié)蓄電池 可編輯 2020 1 8 8 直流系統(tǒng)構(gòu)成 開(kāi)關(guān)量檢測(cè)單元 開(kāi)關(guān)量檢測(cè)單元是對(duì)開(kāi)關(guān)量在線檢測(cè)及告警干節(jié)點(diǎn)輸出的一種設(shè)備 比如在整套系統(tǒng)中哪一路斷路器發(fā)生故障跳閘或者是哪路熔斷器熔斷后開(kāi)關(guān)量檢測(cè)單元就會(huì)發(fā)出告警信號(hào) 并能通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)顯示出是哪一路斷路器發(fā)生故障跳閘或者是哪路熔斷器熔斷 目前開(kāi)關(guān)量檢測(cè)單元可以采集到1 108路開(kāi)關(guān)量和多路無(wú)源干節(jié)點(diǎn)告警輸出 可編輯 2020 1 8 9 直流系統(tǒng)構(gòu)成 降壓?jiǎn)卧?降壓?jiǎn)卧褪墙祲悍€(wěn)壓設(shè)備 是合母電壓輸入降壓?jiǎn)卧?降壓?jiǎn)卧佥敵龅娇啬?調(diào)節(jié)控母電壓在設(shè)定范圍內(nèi) 110V或220V 當(dāng)合母電壓變化時(shí) 降壓?jiǎn)卧詣?dòng)調(diào)節(jié) 保證輸出電壓穩(wěn)定 降壓?jiǎn)卧彩且暂敵鲭娏鞯拇笮?lái)標(biāo)稱的 降壓?jiǎn)卧壳坝袃煞N 一種是有級(jí)降壓硅鏈 一種是無(wú)級(jí)降壓斬波 有級(jí)降壓硅鏈有5級(jí)降壓和七級(jí)降壓 電壓調(diào)節(jié)點(diǎn)都是3 5V 也就是說(shuō)合母電壓升高或下降3 5V時(shí)降壓硅鏈就自動(dòng)調(diào)節(jié)穩(wěn)定控母電壓 無(wú)級(jí)降壓斬波就是一個(gè)降壓模塊 它比降壓硅鏈體積小 它沒(méi)有電壓調(diào)節(jié)點(diǎn)所以輸出電壓也比降壓硅鏈要穩(wěn)定 還有過(guò)壓 過(guò)流 和電池過(guò)放電等功能 不過(guò)目前無(wú)級(jí)降壓斬波技術(shù)還不是很成熟常發(fā)生故障 所以還是降壓硅鏈?zhǔn)褂眯V泛 可編輯 2020 1 8 10 直流系統(tǒng)構(gòu)成 配電單元 配電單元主要是直流屏中為實(shí)現(xiàn)交流輸入 直流輸出 電壓顯示 電流顯示等功能所使用的器件如 電源線 接線端子 交流斷路器 直流斷路器 接觸器 防雷器 分流器 熔斷器 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 按鈕開(kāi)關(guān) 指示燈以及電流 電壓表等等 可編輯 2020 1 8 11 可編輯 2020 1 8 12 直流系統(tǒng)接地概念 當(dāng)直流系統(tǒng)的正極或負(fù)極與大地之間的絕緣水平降到某一整定值或低于某一規(guī)定值時(shí) 統(tǒng)稱為直流系統(tǒng)接地 當(dāng)正極絕緣水平低于某一規(guī)定值時(shí)稱為正接地 當(dāng)負(fù)極絕緣水平低于某一規(guī)定值時(shí)稱為負(fù)接地 直流接地電阻整定值 可編輯 2020 1 8 13 直流系統(tǒng)接地故障分類 按故障類型分為 直接接地 金屬接地 直接接地是指直流系統(tǒng)電源正極或負(fù)極對(duì)地的電阻等于或接近于零的情況 這種接地情況在直流系統(tǒng)中如果同時(shí)出現(xiàn)兩點(diǎn)時(shí) 就很可能造成斷路器誤動(dòng)或拒動(dòng) 或熔斷絲燒斷等現(xiàn)象 間接接地 非金屬接地 間接接地是指直流系統(tǒng)電源正極或負(fù)極對(duì)地絕緣電阻低至某一允許值之下 這時(shí)的接地電阻是否會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成危害 就要看各個(gè)單位的具體情況 它與系統(tǒng)接地的位置和繼電器的靈敏度有關(guān) 絕緣降低絕緣降低是指直流系統(tǒng)所采用的電纜 設(shè)備的絕緣電阻由于某種原因低于出廠數(shù)值 這些電纜 設(shè)備構(gòu)成的直流系統(tǒng)的直流電源的正 負(fù)極對(duì)地絕緣電阻總體上低于充許值 可編輯 2020 1 8 14 直流絕緣異常常見(jiàn)情況 電纜絕緣異常故障主要是由于電纜絕緣層的老化或電纜加工 敷設(shè)過(guò)程中的工作不慎損傷電纜絕緣層造成 設(shè)備故障設(shè)備在制造過(guò)程中絕緣部分受損或者絕緣材料質(zhì)量低 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后 薄弱部位就會(huì)裸露出來(lái) 如果空氣潮濕就可能產(chǎn)生直流接地故障 其他外來(lái)物引起外來(lái)物包括外來(lái)金屬碎片 設(shè)備的緊固件及小動(dòng)物軀體等 可編輯 2020 1 8 15 直流接地故障的危害 當(dāng)直流系統(tǒng)正極接地時(shí) 將會(huì)有造成保護(hù)誤動(dòng)的可能 當(dāng)直流系統(tǒng)負(fù)極接地時(shí) 將會(huì)有造成保護(hù)拒動(dòng)的可能 可編輯 2020 1 8 16 直流接地故障的危害分析 兩點(diǎn)接地可能造成斷路器誤跳A B兩點(diǎn) A C兩點(diǎn) A D兩點(diǎn) D F兩點(diǎn)接地都可能造成斷路器誤跳 兩點(diǎn)接地可能造成斷路器拒動(dòng)B E兩點(diǎn) D E兩點(diǎn)或C E兩點(diǎn)接地都可能造成斷路器拒動(dòng) 兩點(diǎn)接地可能引起熔斷器熔斷A E兩點(diǎn)接地可能引起熔斷器熔斷 當(dāng)接地點(diǎn)發(fā)生在B E和C E兩點(diǎn) 保護(hù)動(dòng)作時(shí) 不但斷路器拒動(dòng) 熔斷器熔斷 而且還有燒壞斷電器觸點(diǎn)的可能 可編輯 2020 1 8 17 分布電容對(duì)保護(hù)誤動(dòng)影響分析 電力系統(tǒng)以往的教材及技術(shù)資料均強(qiáng)調(diào) 直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí) 仍可繼續(xù)運(yùn)行 但必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除 以免第二點(diǎn)發(fā)生接地后造成繼電保護(hù)的誤動(dòng)或拒動(dòng) 但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn) 直流系統(tǒng)一點(diǎn)接地 同樣可能導(dǎo)致出口保護(hù)繼電器的誤動(dòng) 從而導(dǎo)致變電站主變跳閘或發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組停運(yùn) 嚴(yán)重影響生產(chǎn) 傳統(tǒng)觀念 一點(diǎn)接地仍能運(yùn)行 可編輯 2020 1 8 18 分布電容對(duì)保護(hù)誤動(dòng)影響分析 可編輯 正極接地引起保護(hù)誤動(dòng)模型建立 模型建立 正極接地 正接地后線圈兩端電壓變化曲線 2020 1 8 19 分布電容對(duì)保護(hù)誤動(dòng)影響分析 可編輯 模型建立 線圈接地 中間繼電器線接地引起保護(hù)誤動(dòng)模型建立 線圈接地后線圈兩端電壓變化曲線 2020 1 8 20 分布電容對(duì)保護(hù)誤動(dòng)影響分析 可編輯 正極接地示意圖1 正極接地示意圖2 系統(tǒng)分析 正極接地 2020 1 8 21 分布電容對(duì)保護(hù)誤動(dòng)影響分析 可編輯 系統(tǒng)分析 正極接地 線圈接地示意圖1 線圈接地示意圖2 2020 1 8 22 平衡橋的概念 理想情況下 直流系統(tǒng)中正負(fù)對(duì)地的絕緣電阻是區(qū)于無(wú)窮大的 為了便于處理直流系統(tǒng)接地故障 通常會(huì)在直流系統(tǒng)的正極對(duì)地與負(fù)極對(duì)地之間加入的兩個(gè)大小相等的平衡電阻 該電阻即稱為直流系統(tǒng)中的平衡電橋 可編輯 2020 1 8 23 平衡橋的意義 當(dāng)直流系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)生絕緣故障時(shí) 該平衡電橋可以維持直流系統(tǒng)正負(fù)對(duì)地電壓接近或相等 當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生絕緣故障時(shí) 該平衡電橋做為直流系統(tǒng)中的正負(fù)對(duì)地電壓與對(duì)地絕緣電阻之間的橋梁 使它們之間建立起對(duì)應(yīng)關(guān)系 方便故障的排查與處理 可編輯 2020 1 8 24 系統(tǒng)平衡橋的推導(dǎo) 對(duì)于一個(gè)絕緣正常的系統(tǒng) 往直流屏廠家并沒(méi)給出確定的平衡橋電阻大小 因此我們并不知道其平衡橋電阻是否處于一個(gè)合理范圍之內(nèi) 通常我們可以用如下方法來(lái)對(duì)平衡電橋進(jìn)行計(jì)算 1 測(cè)量該系統(tǒng)電壓為 在該系統(tǒng)正極接入2 電阻 測(cè)量其正極對(duì)地電壓為 在該系統(tǒng)負(fù)極接入2 電阻 測(cè)量其負(fù)極對(duì)地電壓為則該系統(tǒng)正極對(duì)地絕緣阻值與負(fù)極對(duì)地絕緣阻值分別為 如果該系統(tǒng)沒(méi)有絕緣異?；蚪拥毓收?那么 即為該系統(tǒng)的平衡橋電阻 可編輯 2020 1 8 25 直流系統(tǒng)絕緣故障分析 當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障后 直流系統(tǒng)對(duì)地電壓會(huì)發(fā)生偏差 正極絕緣故障則正極對(duì)地電壓偏低 負(fù)極對(duì)地絕緣故障則負(fù)極對(duì)地電壓偏低 在一個(gè)存在平衡橋的系統(tǒng)里面 絕緣故障越嚴(yán)重 則對(duì)地電壓偏差越嚴(yán)重 可編輯 2020 1 8 26 接地阻值與系統(tǒng)電壓偏差關(guān)系分析 R正與R負(fù)為系統(tǒng)平衡橋 系統(tǒng)正常時(shí) R正 R負(fù) V V 當(dāng)系統(tǒng)正級(jí)或負(fù)級(jí)發(fā)生接地或絕緣異常時(shí) 其正對(duì)地與負(fù)對(duì)地電壓即會(huì)發(fā)生變化 如果正極接地電阻為RX 得 可編輯 2020 1 8 27 接地阻值與系統(tǒng)電壓偏差關(guān)系分析 分別以R正 R負(fù) 1M 以及R正 R負(fù) 50K 時(shí)正接地電阻為50K時(shí)考察電壓的變化情況 平衡電阻為1M 時(shí) V 10 5V V 209 5V平衡電阻為50K 時(shí) V 73V V 147V 則 可編輯 2020 1 8 28 接地阻值與系統(tǒng)電壓偏差關(guān)系分析 由此可見(jiàn)系統(tǒng)正負(fù)極電壓偏差程度與接地程度的直接聯(lián)系是建立在平衡橋處于正常范圍之內(nèi) 當(dāng)我們分析不同的系統(tǒng)時(shí) 不能簡(jiǎn)單的以電壓偏差程度來(lái)判斷絕緣異常嚴(yán)重程度 在沒(méi)有確定平衡電阻大小時(shí) 它們之間無(wú)法一一對(duì)應(yīng) 但對(duì)于同一系統(tǒng) 由于其平衡電阻大小是固定的 我們可以定性得出 電壓偏差越大 絕緣相對(duì)會(huì)差 可編輯 2020 1 8 29 直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣阻抗推導(dǎo) 當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生絕緣故障后 如下圖所示 設(shè)直流系統(tǒng)平衡橋阻值為 正極對(duì)地絕緣故障電阻為 正負(fù)對(duì)地電壓為 正對(duì)地電壓為 由 可得 由上式可知 如果在一個(gè)直流系統(tǒng)平衡電橋已知的情況下 其接地阻值與對(duì)地電壓之間有明確的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系 通過(guò)這一關(guān)系可以很方便的計(jì)算出系統(tǒng)的接地阻值 判斷系統(tǒng)的健康狀態(tài) 可編輯 2020 1 8 30 直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣阻抗推導(dǎo) 乒乓原理通過(guò)乒乓原理推導(dǎo)出的直流系統(tǒng)的正負(fù)對(duì)地絕緣阻值 在系統(tǒng)發(fā)生兩極平衡絕緣故障后亦可以通過(guò)該公式計(jì)算出絕緣阻值 等效阻值直接通過(guò)電壓推導(dǎo)出的直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣阻值為等效阻值 通過(guò)上述兩種方式的配合使用可以實(shí)現(xiàn)絕緣故障的全面檢測(cè) 可編輯 2020 1 8 31 根據(jù)乒乓原理計(jì)算系統(tǒng)正負(fù)對(duì)地絕緣電阻 已知直流母線正負(fù)電壓為220V 正極投入200K電阻后正對(duì)地電壓為60V 負(fù)極投入200K電阻后負(fù)對(duì)地電壓為130V 試計(jì)算平衡橋?yàn)?00K時(shí)系統(tǒng)正負(fù)對(duì)地阻值分別是多少 平衡橋?yàn)?00K時(shí)系統(tǒng)正負(fù)對(duì)地阻值分別是多少 可編輯 2020 1 8 32 饋線絕緣故障漏電流分析 直流系統(tǒng)中的絕緣故障往往是由直流系統(tǒng)中的某一條或幾條饋線絕緣故障引起 通過(guò)對(duì)正?；芈放c接地回路的漏電流進(jìn)行分析 可以找出故障回路特征電流 如下示意圖所示 可編輯 2020 1 8 33 饋線絕緣故障漏電流分析 單極接地 圖中饋線1為正常饋線 饋線n為存在負(fù)對(duì)地絕緣故障的饋線 為絕緣故障阻值 R為系統(tǒng)平衡電橋 設(shè)負(fù)荷電流大小為 系統(tǒng)正對(duì)地電壓為Vcc 負(fù)對(duì)地電壓為Vss 則饋線1中 A處所測(cè)電流大小為 0 饋線n中 B處所測(cè)電流大小為 C處所測(cè)電流大小為 0 根據(jù)A B C處中所測(cè)電流差異可以實(shí)現(xiàn)直流接地故障定位 可編輯 2020 1 8 34 饋線絕緣故障漏電流分析 兩極接地 如圖所示 饋線n出現(xiàn)了正負(fù)對(duì)地同阻值的絕緣故障 即圖中 系統(tǒng)對(duì)地電壓則B C處所測(cè)的電流值均為0 因此饋線中同支路出現(xiàn)在正負(fù)對(duì)地同時(shí)絕緣下降的情況下 純漏電流檢測(cè)模式無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算出饋線對(duì)地正負(fù)絕緣阻值 需采用乒乓原理進(jìn)行同饋線正負(fù)同時(shí)對(duì)地絕緣下降故障 傳感器所測(cè)電源為 可編輯 2020 1 8 35 饋線絕緣故障漏電流分析 兩極接地 向正極施加一信號(hào)源 分別記錄正負(fù)極對(duì)地電壓 記錄B處傳感器的漏電流則 向正極施加一信號(hào)源 分別記錄正負(fù)極對(duì)地電壓 記錄B處傳感器的漏電流則 根據(jù)上2式可計(jì)算出 可編輯 2020 1 8 36 直流系統(tǒng)寄生回路 環(huán)路 特征分析 雙回路供電支路即環(huán)路 在直流系統(tǒng)中是一種普遍存在現(xiàn)象 部分環(huán)路系統(tǒng)是為了保障重要回路供電安全而引入 我們稱之為正常環(huán)路 也有部分環(huán)路為進(jìn)行系統(tǒng)改造時(shí)不規(guī)范的接線引起 我們稱之為非正常環(huán)路 采用傳統(tǒng)的單一支路 泄露電流法 的監(jiān)測(cè)模式的監(jiān)測(cè)裝置 不管是正常環(huán)路還是非正常環(huán)路 都將直接導(dǎo)致絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的誤判 可編輯 2020 1 8 37 直流系統(tǒng)寄生回路 環(huán)路 特征分析 可編輯 2020 1 8 38 直流系統(tǒng)交流串電故障分析 直流系統(tǒng)中的交流串電故障是指交流電中的相線直接或間接與直流系統(tǒng)的正極或負(fù)極相連的情況 直流系統(tǒng)中發(fā)生交流串電故障通常由以下兩種原因引起 維護(hù)人員的誤操作 直流系統(tǒng)中含有交流供電的設(shè)備出現(xiàn)故障導(dǎo)致交流串電 單相交流電由相線L與零線N組成 零線始終和大地是等電位的 即與直流系統(tǒng)中的地是等電位的 交流電L與N之間的電壓波形為 可編輯 2020 1 8 39 直流系統(tǒng)交流串電故障分析 直流系統(tǒng)中發(fā)生交流串電故障即使沒(méi)有兩點(diǎn)接地也會(huì)造成保護(hù)的誤動(dòng)作 在直流系統(tǒng)中 線纜對(duì)地均存在一定的分布電容 如果直流系統(tǒng)中串入交流電源 該交流電可通過(guò)分布電容進(jìn)入合閘回路 如果分布電容較大 串入的交流接地內(nèi)阻又小 即會(huì)造成保護(hù)動(dòng)作 可編輯 2020 1 8 40 直流系統(tǒng)交流串電故障分析 如下圖示 圖中C1 C2分別為跳閘回路電纜的對(duì)地等效分布電容 C3為跳閘回路電纜之間的等效分布電容 C4為兩條直流母線間的等效分布電容 K1為網(wǎng)控開(kāi)關(guān)跳閘觸點(diǎn) K2為單元控制室開(kāi)關(guān)跳閘觸點(diǎn) TJR為跳閘繼電器線圈 AC為串入直流系統(tǒng)的等效交流電源 在正常情況下 直流系統(tǒng)中不存在交流電源AC 網(wǎng)控跳閘觸點(diǎn)閉合或單元控制室觸點(diǎn)閉合 則跳閘繼電器動(dòng)作 跳閘命令發(fā)出 在交流串入直流系統(tǒng)的故障情況下 如果跳閘回路電纜的長(zhǎng)度較大 跳閘繼電器的動(dòng)作功率較小 交流電源經(jīng)電纜對(duì)地分布電容C1 C2 使跳閘繼電器動(dòng)作 可編輯 2020 1 8 41 直流系統(tǒng)交流串電故障分析 交流串電電壓與串電內(nèi)阻之間的關(guān)系設(shè)直流系統(tǒng)的電壓等級(jí)為Udc 直流系統(tǒng)平衡橋電阻大小為Rp 串入直流系統(tǒng)的交流電壓的有效值為Uac 內(nèi)阻為Rn 變壓器線圈內(nèi)阻 則交流串入直流的等效電路示意圖如下 上圖中A點(diǎn)為正母線 B點(diǎn)為負(fù)母線 N點(diǎn)為地點(diǎn) 以直流通路進(jìn)行分析 直流系統(tǒng)表現(xiàn)出正對(duì)地為Rn的接地故障大小 正對(duì)地直流電壓為 Uan Udc Rp Rn Rp Rn Rp 1 可編輯 2020 1 8 42 直流系統(tǒng)交流串電故障分析 以交流通路分析 Uan Uac Uac Rn Rn Rp 2 Uac Rp 2Rn Rp 2Uan處的電壓波形為 Uan 根據(jù)上述1式與2式分析可知 在Udc與Uac一定的情況下 當(dāng)串接電阻Rn越小 對(duì)于直流通路反映出的接地故障越明顯 對(duì)于交流通路對(duì)地交流電壓越大 如果Rn很小時(shí) 負(fù)對(duì)地直流電壓Ubn接近于Udc 負(fù)對(duì)地交流電壓Ubn接近于Uac 可編輯 2020 1 8 43 直流系統(tǒng)交流串電電壓采樣 直流中的交流分量提取流程圖如下 隔直濾波分壓真有效值提取采樣系統(tǒng)真有效值提取電路可以準(zhǔn)確的將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電平 采樣系統(tǒng)完成每秒10000次的采樣平均后 將采樣數(shù)據(jù)送給處理器分析 處理器根據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示在人機(jī)界面并聲光報(bào)警 交流串電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)除了準(zhǔn)確的采集交流電壓之外 直流電壓的準(zhǔn)確測(cè)量也非常重要 可編輯 2020 1 8 44 2020 1 8 45 直流系統(tǒng)交流串電電壓采樣 對(duì)直流電壓的采集通常都是平均電壓法 一旦直流系統(tǒng)中串入了交流分量 直流電壓采樣偏差很大 從而造成接地阻抗測(cè)量不準(zhǔn) 導(dǎo)致誤報(bào)或不報(bào) 根據(jù)上述交流串電電壓與串電內(nèi)阻之間的關(guān)系分析可知 如果正極發(fā)生了嚴(yán)重的交流串電故障導(dǎo)致正極直流對(duì)地電壓接近于0V 對(duì)地交流電壓約為Uac 由于此時(shí)Uac值很大 其正半波被采樣平均 因此直流電壓依然很高 處理方法在交流串電故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的直流采樣中采用了多階濾波及電壓偏置法來(lái)保證交流串電時(shí)直流電壓采樣的準(zhǔn)確性 實(shí)現(xiàn)原理框圖如下 可編輯 2020 1 8 46 直流系統(tǒng)交流串電饋線選線 當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生交流串電故障后 交流串電回路表現(xiàn)出了明顯的接地故障 交流串電故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在每條被測(cè)饋線上裝有一高精度直流電流傳感器 直流漏電流傳感器對(duì)交流信號(hào)有很好的過(guò)濾作用 交流串電后饋線直流漏電流特征與饋線直流接地故障相似 分析檢測(cè)過(guò)程可參考直流接地饋線漏電流特征 可編輯 2020 1 8 47 直流互串故障分析 直流系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介直流系統(tǒng)饋電網(wǎng)絡(luò)有輻射供電和環(huán)形供電兩種供電方式 為了提高直流饋電的可靠性 一般采用輻射供電方式 輻射供電網(wǎng)絡(luò)是以電源點(diǎn)即直流柜上的直流母線為中心 直接向各用電負(fù)荷供電的一種方式 輻射供電方式具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 減少了干擾源 主要是感應(yīng)耦合和電容耦合 2 一個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)由1 2條饋線直接供電 當(dāng)設(shè)備檢修或調(diào)試時(shí) 可方便的退出 不致影響其他設(shè)備 3 便于尋找接地故障點(diǎn) 4 對(duì)于用電設(shè)備而言 電纜的長(zhǎng)度較短 壓降較少 可編輯 2020 1 8 48 直流互串故障分析 直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障 是指2套分開(kāi)運(yùn)行的直流電源之間存在1點(diǎn)或1點(diǎn)以上的電氣連接 其連接方式可能為直接連接或通過(guò)電阻連接 有的正極之間連接 有的負(fù)極之間連接 有的則正極與負(fù)極連接等 根據(jù)反措的要求 220KV及以上變電站應(yīng)安裝雙套直流系統(tǒng) 正常應(yīng)開(kāi)環(huán)運(yùn)行 但由于變電站施工改造 設(shè)備大修 人員誤操作等因素 有可能發(fā)生將兩套直流系統(tǒng)誤合環(huán)的現(xiàn)象 由于合環(huán)前后的電壓狀態(tài)量沒(méi)有變化 導(dǎo)致目前站內(nèi)安裝的直流監(jiān)視裝置不能對(duì)合環(huán)報(bào)警 但兩套直流系統(tǒng)合環(huán)的危害性是顯而易見(jiàn)的 主要包括 1 接地故障告警靈敏度下降和保護(hù)誤動(dòng)機(jī)會(huì)增加 2 引起兩套直流系統(tǒng)同時(shí)接地故障告警 一段正極接地 另一段負(fù)極接地 3 造成該負(fù)荷 失壓 即沒(méi)有工作電源 可能引起相關(guān)設(shè)備的拒動(dòng) 4 縮短蓄電池使用壽命 5 引起直流系統(tǒng)火災(zāi)等 可編輯 2020 1 8 49 直流互串故障分析 關(guān)于兩套獨(dú)立供電的直流系統(tǒng)其接線與供電有多種方式 不正常的接線及設(shè)備故障都可能造成非正常的環(huán)網(wǎng)故障 給直流系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重安全隱患 在沒(méi)有相應(yīng)查找設(shè)備的情況下 通常都要等到故障已經(jīng)很明顯的暴露出來(lái)才對(duì)其進(jìn)行處理 處理過(guò)程如下 a 詳細(xì)分析該系統(tǒng)的接線方式錯(cuò)誤的接線方式可以導(dǎo)致這種故障的產(chǎn)生 我們可以對(duì)兩段母線的供電負(fù)載及連接情況做詳細(xì)的分析 找出可能存在的故障點(diǎn) 并排除 b 詳細(xì)計(jì)算該系統(tǒng)兩段母線各極對(duì)地絕緣電組可以通過(guò)多次實(shí)驗(yàn) 并記錄相關(guān)數(shù)據(jù) 用相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行測(cè)量 計(jì)算 得出該系統(tǒng)中兩段母線各極對(duì)地絕緣電阻 分析其是否屬于正常范圍之內(nèi) c 改裝符合要求的直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)測(cè)裝置可靠的直流系統(tǒng)在線絕緣監(jiān)察裝置不僅可以為系統(tǒng)提供合適的平衡電橋 更能使系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察得到保障 按照上述排查方法 往往需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)進(jìn)行計(jì)算 分析 并且需要大量的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)做為基礎(chǔ) 大大降低了故障排查效率 增大了系統(tǒng)故障運(yùn)行時(shí)間 降低了直流系統(tǒng)的安全系數(shù) 可編輯 2020 1 8 50 直流互串故障特征分析 兩段電源直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí) 其等效電路如下 在這種情況下 第一段母線正對(duì)地電壓為 R2兩端電壓 第二段母線正對(duì)地電壓為 R3兩端電壓 由上述分析可知 對(duì)于一個(gè)滿足正常模型要求的系統(tǒng) 由于兩段母線電壓與各絕緣電阻并不完全相等 因此 U1 與U2 完全獨(dú)立 可編輯 2020 1 8 51 直流互串故障特征分析 兩段電源直流系統(tǒng)同極環(huán)運(yùn)行時(shí) 其等效電路如下 在該等效模型中 我們可以建立V1 與V2 之間的電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系 在該模型中 當(dāng)R5與R6阻值越小時(shí) V2 將隨著V1 的變化趨勢(shì)越明顯 可編輯 2020 1 8 52 直流互串故障特征分析 兩段電源直流系統(tǒng)異極環(huán)運(yùn)行時(shí) 其等效電路如下 同樣 在該等效模型中 我們可以建立V1 與V2 之間的電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系 在該模型中 當(dāng)R5阻值越小時(shí) V2 將隨著V1 的變化趨勢(shì)越明顯 可編輯 2020 1 8 53 直流互串故障查找 由上述關(guān)于兩套直流電源故障環(huán)的特點(diǎn)分析可知 當(dāng)兩套直流電源出現(xiàn)故障環(huán)之后 其兩段直流電源對(duì)地電壓呈現(xiàn)了線性的電壓變化趨勢(shì) 即通過(guò)對(duì)兩段直流電源的電壓變化曲線進(jìn)行分析 與上述數(shù)學(xué)模型進(jìn)行匹配 即可準(zhǔn)確的判斷出兩段電源是否出現(xiàn)環(huán)路故障 可編輯 2020 1 8 54 直流絕緣故障定位基本方法 饋線電流絕對(duì)值法饋線電流差值法 可編輯 2020 1 8 55 饋線電流絕對(duì)值法 不啟用檢測(cè)橋E和F 高精度直流電流鉗形表 饋線1 饋線2 饋線n 0mA 0mA 2mA 饋線n存在接地故障 可編輯 2020 1 8 56 饋線電流差值法 啟動(dòng)檢測(cè)橋E和F 饋線電流波形監(jiān)測(cè) 饋線1 饋線2 饋線n 饋線n存在接地故障 可編輯 2020 1 8 57 電流絕對(duì)值法與電流差值法對(duì)比 可編輯 2020 1 8 58 智能檢測(cè)橋的應(yīng)用 可編輯 傳統(tǒng)檢測(cè)橋投切 誤動(dòng) 智能檢測(cè)橋投切 2020 1 8 59 智能檢測(cè)橋的特點(diǎn) 可編輯 智能限幅 將檢測(cè)時(shí)引起的電壓波動(dòng)限定在一定范圍內(nèi) 具備單邊檢測(cè)橋 雙邊檢測(cè)橋模式 優(yōu)先負(fù)極檢測(cè)橋 不會(huì)因?yàn)闄z測(cè)橋的投入造成負(fù)極對(duì)地電壓達(dá)到中間繼電器的動(dòng)作電壓 2020 1 8 60 常見(jiàn)直流故障處理方法 單極接地故障的查找兩極接地故障的查找多點(diǎn)絕緣下降的查找蓄電池回路接地查找寄生回路的查找方法交流竄電故障的查找直流互竄故障的查找 可編輯 2020 1 8 61 單極接地故障的查找 單極接地故障是指直流系統(tǒng)中的正極或負(fù)出現(xiàn)了接地故障 可以采用電流絕對(duì)值法或電流差值法進(jìn)行檢測(cè) 右圖所示為一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)監(jiān)測(cè)線纜故障引起的單點(diǎn)接地故障 可編輯 2020 1 8 62 兩極接地故障的查找 兩極接地故障是指直流系統(tǒng)中的正極和負(fù)極均出現(xiàn)了接地故障 兩極接地故障的類型兩極同支路平衡接地和不平衡接地 兩極不同支路平衡接地和不平衡接地 對(duì)于平衡接地 系統(tǒng)對(duì)地電壓不發(fā)生變化 通常需要人工啟動(dòng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置或接地查找設(shè)備的檢測(cè)橋來(lái)進(jìn)行檢測(cè) 可編輯 2020 1 8 63 多點(diǎn)絕緣下降的查找 對(duì)于多點(diǎn)絕緣下降的查找 通常先處理絕緣較差的回路 再處理絕緣相對(duì)較好的回路 回路A 回路 Ra Rb 如圖所示 假設(shè)回路A負(fù)對(duì)地絕緣電阻為50K 回路B對(duì)地絕緣電阻為200K 設(shè)檢測(cè)橋啟動(dòng)后在Ra與Rb處產(chǎn)生的電流幅值和為0 5mA 由于分流與電阻值成反比 Ra處的電流幅值0 4mA Rb處的電流幅值為0 1mA 可編輯 2020 1 8 64 多點(diǎn)絕緣下降的查找 如右圖所示 E為直流饋線屏引出至保護(hù)屏的一根負(fù)極總線到保護(hù)屏 檢測(cè)以該線有接地故障 經(jīng)查找 其分為a b c d等若干線由埋地線纜F連接到戶外就地 a b c d等均存在不同存度的絕緣下降 而在線纜F后側(cè)就地檢測(cè)無(wú)故障 a處故障最為明顯 斷開(kāi)a后 對(duì)電壓只有輕微變化 且a線纜仍有電壓 為什么 埋地線纜 a b c d F E 可編輯 2020 1 8 65 蓄電池回路接地查找 因?yàn)樾铍姵貙儆诠╇妴卧?蓄電池回路發(fā)生接地故障往往難以查找 但由于直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí) 蓄電池回路處于浮充狀態(tài) 其相對(duì)于充電模塊來(lái)說(shuō)還是屬于負(fù)荷側(cè) 因此可以以和普通負(fù)荷相同的查找方式進(jìn)行查找 如若確定了蓄電池回路發(fā)生接地故障 還需要進(jìn)一步確定接地故障發(fā)生哪節(jié)蓄電池 可編輯 2020 1 8 66 蓄電池回路接地類型 電池本身接地故障與蓄電池相連的外部設(shè)備發(fā)生的接地故障 可編輯 2020 1 8 67 漏電流計(jì)算法故障電池節(jié)數(shù) CT1 BT1 BT2 BT3 BTn Rx 如上圖示 第n節(jié)電池的正極發(fā)生了阻值大小為Rx的接地故障 通過(guò)啟動(dòng)檢測(cè)橋 同時(shí)分析CT1上電流的變化情況可以計(jì)算出BTn處的接地電阻及電池節(jié)數(shù) 可編輯 2020 1 8 68 逐一查找法實(shí)現(xiàn)故障電池定位 BTn Rx 1 先對(duì)所所有電池進(jìn)行檢查 判斷故障是發(fā)生在蓄電池上還是外部設(shè)備上 如果是蓄電池上則需對(duì)故障蓄電池進(jìn)行處理 2 如果蓄電池本身并沒(méi)有明顯的故障現(xiàn)象 需對(duì)蓄電池引出線的電流進(jìn)行逐一檢測(cè) 到設(shè)備 到設(shè)備 可編輯 2020 1 8 69 寄生回路及其接地故障查找 寄生回路的特點(diǎn) 互為寄生回路的兩個(gè)支路在任意時(shí)刻電流大小相等 方向相反 通常 如果某一帶有負(fù)載的支路為寄生回路 其正負(fù)電流大小矢量和不為零 而正?；芈穭t為零 因此可以通過(guò)正負(fù)電流矢量和或電流變化波形匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)寄生回路的查找與配對(duì) 可編輯 2020 1 8 70 寄生回路的配對(duì) 如上圖示 支路A和支路B通過(guò)CD形成了寄生回路 如果A處的電流為 50mA 則B處的電流為 50mA 依此特征可以判斷出饋線屏后的寄生回路 支路A 支路B A B C D E F 可編輯 2020 1 8 71 寄生回路的查找 通過(guò)漏電流監(jiān)測(cè)可對(duì)饋線屏后的寄生回路進(jìn)行配對(duì) 但要查找出寄生回路的環(huán)點(diǎn)還需通過(guò)電流波形匹配進(jìn)一步判斷 支路A的正極線到保護(hù)屏經(jīng)端子后引出了C E的連接線 支路B的正極線到保護(hù)屏經(jīng)端子后引出了D F的連接線 通過(guò)對(duì) CE DF處的電流波形進(jìn)行分析可查找出寄生回路的故障點(diǎn) 支路A 支路B A B C D E F 可編輯 2020 1 8 72 寄生回路接地故障的查找 寄生回路的接地故障查找相較正?；芈返牟檎腋鼮槔щy 因?yàn)榧纳芈繁旧嬖诓灰?guī)則的電流變化特征 如果寄生回路的干擾電流較小 在A B C D E各處進(jìn)行查找 根據(jù)電流波形和方向指示可以快速實(shí)現(xiàn)故障 支路A 支路B A B C D Rx E 可編輯 2020 1 8 73 寄生回路及其接地故障查找 如果寄生回路干擾較大 可以通過(guò)調(diào)整檢測(cè)橋大小 或改變檢測(cè)橋投入的頻率等方式進(jìn)行多次判斷 正常回路故障波形和寄生回路接地故障波形比對(duì) 調(diào)幅后 調(diào)頻后 可編輯 2020 1 8 74 交流竄電故障的查找 特征分析系統(tǒng)特征交流特征 對(duì)地可檢測(cè)到交流電壓直流特征 竄入一極表現(xiàn)有接地故障支路特征表現(xiàn)出直流接地故障特征 按正常接地故障查找即可 可編輯 2020 1 8 75 交流竄電故障的定位 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生交流竄電故障后 可監(jiān)測(cè)到系統(tǒng)對(duì)地交流電壓 即交流竄入直流電阻 可通過(guò)支路電流波形實(shí)現(xiàn)交流竄入故障點(diǎn)的定位 支路A AC 可編輯 2020 1 8 76 直流互竄故障的查找 特征分析正極與正極互竄 兩段母線正極對(duì)地電壓相等負(fù)極與負(fù)極互竄 兩段母線正極對(duì)地電壓相等正負(fù)極互竄 兩段母線正極對(duì)地電壓相等兩段母線正極對(duì)地電壓相等兩段母線正負(fù)電壓相等異極互竄 如果第一段負(fù)與第二段正串聯(lián) 第一段正與第二段負(fù)電壓接近第一二段系統(tǒng)電壓之和如果第一段正與第二段負(fù)串聯(lián) 第二段正與第一段負(fù)電壓接近第一二段系統(tǒng)電壓之和 可編輯 2020 1 8 77 直流互竄故障的查找 系統(tǒng)分析儀與被測(cè)兩段直流母線相連 向其中一段母線對(duì)地施加低頻小信號(hào)源 比較兩段母線電壓變化波形 通過(guò)電壓變化關(guān)系判斷系統(tǒng)是否存在環(huán)網(wǎng)故障或絕緣故障 如果存在環(huán)網(wǎng)故障或絕緣故障 則持續(xù)對(duì)地施加低頻小信號(hào)源 以供支路探測(cè)儀實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障點(diǎn)的定位 當(dāng)兩段支路存在環(huán)網(wǎng)故障時(shí) 可使用探測(cè)儀和電流鉗表對(duì)可能