泵站直流系統(tǒng)絕緣異常的檢查分析

1、    泵站直流系統(tǒng)絕緣異常的檢查分析    尚曉君 張瑾江蘇省太湖地區(qū)水利工程管理處 江蘇蘇州 215519摘要：文章介紹了泵站直流系統(tǒng)的組成，直流供電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，闡述了直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)的原理和方法，并通過一起直流系統(tǒng)絕緣異常事故，分析了直流系統(tǒng)絕緣異常的主要原因。關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)；接地；絕緣異常；直流負(fù)荷0 引言泵站直流系統(tǒng)主要為泵站控制系統(tǒng)、繼電保護(hù)、信號(hào)裝置、自動(dòng)裝置提供電源；同時(shí)作為獨(dú)立的電源，在站用電失去后，直流電源還可以作為應(yīng)急備用電源，即使在全站停電的情況下，仍應(yīng)能保證幾點(diǎn)保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置、控制及信號(hào)裝置和斷路器等可靠工作，亦能供給事故

2、照明。泵站直流負(fù)荷的重要性決定了其運(yùn)行可靠與否，直接關(guān)系到設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。直流系統(tǒng)是絕緣系統(tǒng)，正常情況下，正、負(fù)極對(duì)地絕緣電阻相等，正、負(fù)極對(duì)地電壓平衡，直流系統(tǒng)若存在絕緣電阻下降、一點(diǎn)或多點(diǎn)接地等隱患，將可能造成斷路器控制及保護(hù)的誤動(dòng)、拒動(dòng)，危及電網(wǎng)系統(tǒng)以及設(shè)備運(yùn)行的安全。1 直流系統(tǒng)概述1.1 直流系統(tǒng)的組成常熟水利樞紐管理所泵站直流系統(tǒng)是由蓄電池、充電設(shè)備、直流負(fù)荷三大部分組成。直流系統(tǒng)的工作電壓為220v。由于常熟泵站主變電壓等級(jí)為 110 kv，故采用單套直流系統(tǒng)。由于泵站直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)年份較早，直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單：直流母線為單母線，正極母線分為控制母線和合閘母線，單組蓄電池，通

3、過分接開關(guān)控制母線電壓，如圖1所示。圖1 單母直流系統(tǒng)示意圖1.2直流供電網(wǎng)絡(luò)泵站的直流供電網(wǎng)絡(luò)由直流控制母線經(jīng)直流空氣開關(guān)或經(jīng)過隔離開關(guān)和熔斷器引出，通常分為環(huán)形網(wǎng)絡(luò)和輻射型網(wǎng)絡(luò)兩種，供給控制、保護(hù)、自動(dòng)裝置、信號(hào)、事故照明和交流不停電電源等若干相互獨(dú)立的分支系統(tǒng)。以往直流饋電網(wǎng)絡(luò)多采用環(huán)形供電方式（如圖2），該供電網(wǎng)絡(luò)在發(fā)生直流接地故障時(shí)查找比較困難，因此已經(jīng)逐步淘汰。泵站現(xiàn)采用的輻射狀供電網(wǎng)絡(luò)是以直流母線為中心（如圖3），直接向各用電負(fù)荷供電的一種方式，它有利于實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)的微機(jī)監(jiān)測(cè)，便于尋找故障點(diǎn)。圖2 直流系統(tǒng)示意圖圖3 直流系統(tǒng)示意圖（1）直流電源引至各電氣間隔1）泵站無(wú)直流分配屏

4、。由直流屏上分別接于、兩段直流母線的饋線空氣開關(guān)敷設(shè)兩路直流電源電纜至各電氣間隔。2）泵站有直流分配屏。在直流分配屏上選取分別接于、兩段直流母線的饋線空氣開關(guān)，敷設(shè)兩路直流電源電纜至各電氣間隔3）各間隔二次設(shè)備直流控制電源經(jīng)屏頂小母線供給。要求220kv及以上間隔的測(cè)控屏屏頂直流電源小母線有四根，分別引自變電站、兩段直流母線，各間隔在測(cè)控屏由屏頂小母線引下兩路直流控制電源至屏內(nèi)的兩路自動(dòng)空氣開關(guān)，由測(cè)控屏敷設(shè)兩路直流電源電纜至保護(hù)屏。（2）各間隔內(nèi)屏與屏之間直流控制電源分配。1）直流屏或直流分配屏上間隔數(shù)足夠多時(shí)，、兩組直流電源可直接分路引到各電氣間隔的測(cè)控屏和保護(hù)屏。2）、兩組直流電源首先引

5、入至各電氣間隔測(cè)控屏，在測(cè)控屏上安裝兩個(gè)直流空氣開關(guān)，分別作為主控制電源、副控制電源，再由測(cè)控屏敷設(shè)兩路電源至保護(hù)屏。3）各間隔保護(hù)屏內(nèi)電源分配。各裝置電源分配以能實(shí)現(xiàn)裝置單獨(dú)斷電而不影響操作電源和其他裝置為原則，由保護(hù)屏端子排分別配線至屏后頂部操作電源空開、裝置電源空開上端，空氣開關(guān)相互間不聯(lián)系。屏內(nèi)操作回路、各裝置電源由屏后空氣開關(guān)下端引下。2 絕緣檢查的原理與方法2.1 原理直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)對(duì)地絕緣電阻很大，通常在0.2-0.5兆歐范圍內(nèi)，這是保證直流系統(tǒng)安全可靠不可缺少的條件。直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，并不影響正常工作，但是若在同一極或在另一極又發(fā)生一點(diǎn)接地，可能造成直流電源短路使熔斷

6、器熔斷，或使斷路器、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置拒動(dòng)或誤動(dòng)，給二次系統(tǒng)的工作帶來極大的危害。為此，泵站都裝設(shè)有必要的直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置，以便在發(fā)生直流接地時(shí)裝置能夠可靠動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)，使運(yùn)行人員盡快發(fā)現(xiàn)并消除缺陷。絕緣監(jiān)測(cè)裝置能夠測(cè)出直流正負(fù)極對(duì)地電壓和絕緣電阻。2.2 檢查方法（1）通過觀察直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置，判斷直流系統(tǒng)絕緣是否存在異常。絕緣情況良好時(shí)，正、負(fù)母對(duì)地電壓平衡（或者相差不大），對(duì)地電阻平衡且大于數(shù)十千歐。如果發(fā)現(xiàn)正、負(fù)極對(duì)地電壓偏差較大或者電阻較小，則表明其中有一極對(duì)地絕緣情況不是很好，需要進(jìn)一步檢查。如果正、負(fù)極對(duì)地電阻下降，但此時(shí)對(duì)地電壓仍平衡，則說明兩極對(duì)地絕緣都存在問題，需要進(jìn)一步

7、查找，但此類情況較少。需要注意的是：在檢查中，每段母線只能有一套絕緣監(jiān)測(cè)裝置在運(yùn)行。（2）直流系統(tǒng)單極或者雙極絕緣異常點(diǎn)查找在通過觀察直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置，初步判斷出直流絕緣存在問題后，需要進(jìn)一步查找接地點(diǎn)或者絕緣薄弱點(diǎn)。一直以來人工查找方法是：逐條拉合負(fù)荷支路，然后再解端子、搖絕緣。該方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且安全風(fēng)險(xiǎn)大?，F(xiàn)在可以使用專業(yè)的在線絕緣檢測(cè)儀器，在不拉負(fù)荷支路的情況下，在線查找接地點(diǎn)或者絕緣薄弱點(diǎn)。目前的在線絕緣檢測(cè)儀器通常采用低頻小信號(hào)注入法，其基本原理是在接地母線與大地之間施加一個(gè)超低頻信號(hào)，其電流沿著接地點(diǎn)方向流動(dòng)。（3）兩段直流母線并列運(yùn)行檢查由于設(shè)計(jì)原因或者施工原因，兩段母線存在并

8、列運(yùn)行現(xiàn)象，例如兩段母線的負(fù)極在斷路器就地控制箱內(nèi)并接。一般這種情況在運(yùn)行巡視中很難發(fā)現(xiàn)，但是可以通過專業(yè)工具來檢測(cè)，可以在一段母線的正、負(fù)極加低頻小信號(hào)，如果在另一段母線測(cè)量到電壓發(fā)生小的波動(dòng)，則說明存在并列運(yùn)行情況。3 絕緣異常分析3.1 絕緣異常現(xiàn)象110kv 某變電所有單套直流系統(tǒng)，配置一套奧特迅公司 wjy-3000a 型產(chǎn)品的絕緣巡檢裝置。絕緣巡檢裝置顯示：直流系統(tǒng)正母對(duì)地電壓 86v，正母對(duì)地絕緣電阻140k?；負(fù)母對(duì)地電壓138v，負(fù)母對(duì)地絕緣電阻999.9k?。正、負(fù)母對(duì)地電壓偏差為52v（大于40v），根據(jù)華東電網(wǎng)直流電源系統(tǒng)運(yùn)行及檢修工作規(guī)范中關(guān)于直流系統(tǒng)接地的定義：22

9、0v直流系統(tǒng)兩極對(duì)地電壓絕對(duì)值差超過40v或絕緣降低到 25k? 以下；110v 直流系統(tǒng)兩極對(duì)地電壓絕對(duì)值差超過 20v 或絕緣降低到7k? 以下，應(yīng)視為直流系統(tǒng)接地，初步判斷直流正母接地。經(jīng)拉路分路發(fā)現(xiàn)，110kv室外場(chǎng)地110kv備用線路端子箱內(nèi)受潮，拉開備用線路直流電源后，恢復(fù)正常。已更換進(jìn)水端子箱封門防水封條，完善加熱除濕措施。目前拉開該備用線路的直流電源。3.2 直流系統(tǒng)絕緣異常原因分析絕緣異?，F(xiàn)象主要有兩種：一是正負(fù)母線對(duì)地電壓有偏差，但是還沒有達(dá)到接地的標(biāo)準(zhǔn)；二是直流系統(tǒng)接地（通過電阻接地或者金屬性接地）。對(duì)于直流系統(tǒng)絕緣異常而言，主要有以下原因：（1）對(duì)于正負(fù)母電壓略有偏差而

10、言，可能是正、負(fù)母對(duì)地電容不平衡造成的，但是目前的絕緣巡檢裝置無(wú)法測(cè)量母線對(duì)地電容，必須使用專用的絕緣巡檢設(shè)備。（2）機(jī)構(gòu)箱、端子箱等設(shè)備密封絕緣不好，導(dǎo)致受潮甚至滲水，從而引起直流回路對(duì)地絕緣下降，乃至接地。這種現(xiàn)象通常發(fā)生在雨水等惡劣天氣，平時(shí)一切正常，給直流接地查找?guī)砝щy。要求加強(qiáng)巡視，對(duì)于密封性不好的端子箱等設(shè)備進(jìn)行整改，或者加裝防雨罩，裝設(shè)加熱除濕設(shè)備。（3）由于施工不慎，導(dǎo)致電纜的外絕緣損壞。要求通過檢修期間的絕緣試驗(yàn)來檢查，并確認(rèn)具體位置后，進(jìn)行相應(yīng)處理。（4）在設(shè)備改造、擴(kuò)建的過程中，廢棄電纜一端接在直流系統(tǒng)，而另一段甩在電纜溝中，從而導(dǎo)致直流接地。要求在改造、擴(kuò)建過程中，加強(qiáng)對(duì)廢棄電纜處理的監(jiān)督。（5）一些老式、運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的直流屏濾波電容或者電子元器件老化，導(dǎo)致對(duì)地絕緣下降。要求盡快對(duì)直流系統(tǒng)進(jìn)行改造。4 結(jié)論直流電源系統(tǒng)絕緣檢測(cè)及接地故障排查關(guān)系到電網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)行，其管理應(yīng)制度化、常態(tài)化。工作中應(yīng)加強(qiáng)日常巡視工作，關(guān)注直流母線對(duì)地電壓偏差。對(duì)于密封性不良的端子箱、機(jī)構(gòu)箱等設(shè)備盡快整改。在基建驗(yàn)收、檢修驗(yàn)收時(shí)，關(guān)注直流回路電纜對(duì)地絕緣試驗(yàn)，確認(rèn)其數(shù)據(jù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。在泵站改造、擴(kuò)建過程中，關(guān)注廢棄電