绝缘监察原理

直流系统绝缘检测技术直流系统绝缘检测技术2006年8月一、直流系统绝缘的必要性一、直流系统绝缘的必要性在一般情况下，直流系统一点接地并不影响直流系统的运行，但是，如果不及时找出故障点并予以修复，当发生另一点接地故障时，就可能引起重大事故。为了保障直流系统的安全可靠运行必须对其绝缘情况进行在线监测，当某一点发生接地故障时，能立即发出报警信号并指示故障支路。二、绝缘检测一般原理和方法二、绝缘检测一般原理和方法检测正负直流母线对地电压，通过对地电压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，发出报警信号并自动启动支路巡检功能。母线对地绝缘电阻检测主要有平衡电桥法和不平衡电桥法。支路对地绝缘电阻检测主要有交流法和直流法。三、绝缘检测方法三、绝缘检测方法平衡桥法平衡桥法当Rx=Ry=时（无接地），有V1=110V、V2=-110V;当Ry=时（单端接地），由V1、V2通过解方程，可得接地电阻Rx。当Rx=Ry时（平衡接地），有V1=110V、V2=-110V，不能检测。当RxRy时（双端接地），将Rx、Ry中较大的一个视为无穷大，按单端接地求解，Rx、Ry的实际值越接近，测量误差越大。三、绝缘检测方法三、绝缘检测方法不平衡桥法不平衡桥法测量过程（1）K1闭合，K2断开，测得V1、V2，此时（2）K1断开，K2闭合，测得V1、V2，此时有根据以上两式，可求得接地电阻Rx、Ry。三、绝缘检测方法三、绝缘检测方法平衡电桥平衡电桥优点：1）平衡电桥法测量正负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；2）由于不受接地电容的影响，因此检测速度快。缺点：1）双端接地时，测量误差较大：2）不能检测平衡接地。平衡桥与不平衡桥优劣对比平衡桥与不平衡桥优劣对比不平衡桥不平衡桥优点：能检测单端接地、双端接地、平衡接地。缺点：1）测量中需要正负母线分别对地投电阻，正负母线对地电压是变化的。每次投入电阻后需要延时，等待母线对地电压稳定，检测速度比平衡电桥法慢。2）受母线对地电容影响四、支路对地绝缘电阻检测四、支路对地绝缘电阻检测采用交流无源互感器，测量时需要向母线注入低频交流信号。图中Rx、Ry为支路正负接地电阻，Cx、Cy为支路电缆对地等效电容。交流法交流法四、支路对地绝缘电阻检测四、支路对地绝缘电阻检测进行支路接地检测时，低频信号源产生一个低频交流信号，频率范围为715Hz，通过两个隔直耦合电容向直流系统正负母线发送低频交流信号。采用低频信号的目的，是为减少由分布电容引起的容性电流的影响。用交流互感器套在各支路的正负出线上，由于穿过互感器的直流电流在正常情况下大小相等，方向相反，它们产生的磁场相互抵消。在支路发生接地故障的情况下，直流磁场也不影响交流互感器的输出，而此时叠加在直流系统正负母线上的交流信号，则在交流互感器的二次侧输出可反应正负支路对地接地电阻和等效电容的漏电流向量和，然后用相敏检波器或乘法器取出阻性分量，即为正负支路对地绝缘电阻的泄漏电流值。根据叠加的交流电压信号幅度和该泄漏电流值，则可计算出正负支路对地绝缘电阻。交流法交流法四、支路对地绝缘电阻检测四、支路对地绝缘电阻检测采用直流漏电流传感器，不需注入交流信号。测量时分别投入R1、R2（不平衡电桥法）或同时投入R1、R2（平衡电桥法），当支路接地时，可测得支路正负出线的电流差，根据欧姆定律求得支路接地电阻。直流法直流法四、支路对地绝缘电阻检测四、支路对地绝缘电阻检测 对于单端接地，如图中的正极接地，此时支路上直流漏电流传感器测得的电流即为流过该支路正接地电阻的电流，结合测得的母线正对地电压，即可求得该支路接地电阻。直流法直流法-支路单端接地检测支路单端接地检测四、支路对地绝缘电阻检测四、支路对地绝缘电阻检测直流法直流法-支路双端接地检测支路双端接地检测 第一步，闭合开关K1，断开开关K2，测得此时的支路漏电流I1，母线正负对地电压V1+、V1-。此时有：第二步，闭合开关K2，断开开关K1，测得此时的支路漏电流I2，母线正负对地电压V2+、V2-。此时有：四、支路对地绝缘电阻检测四、支路对地绝缘电阻检测（1）交流法优点：互感器结构简单，成本低。缺点：1）需向母线注入交流信号；2）接地电容影响测量精度；3）不能识别接地支路的极性；4）不能测量双端接地。（2）直流法优点：1）无需向母线注入交流信号；2）不受接地电容的影响；3）能识别接地母线的极性；4）能测量双端接地。缺点：直流漏电流传感器成本较高。五、环状供电处理方法五、环状供电处理方法 由于馈出线路阻抗的客观存在，支路无接地故障时，也可导致支路1的I1+和I1-大小不相等，支路2的I2+和I2-大小不相等，支路1和支路2的漏电流传感器均能检测到漏电流。对于这种情况，必须进行特殊处理，不然装置会出现接地告警。对于环形供电采用以下处理方法：1）对于接为环形供电的支路通过监控进行标记，正常情况下，对标记为环供的支路不报警。2）母线有接地告警时，仅自动检测非环供的支路。3）要确定环形供电回路是否接地，可以将环形供电回路中的联络开关断开一个，然后查看支路的漏电流和接地电阻，以确定支路是否接地。国家电网公司十八项电网重大反事故措施中已规定，“新、扩建或改造的变电站直流系统的馈出网络应采用辐射状供电供电方式，不应采用环状供电方式。在用设备如采用环状供电方式的，应尽快改造成辐射状供电方式。”六、分布式直流系统接地检测原理六、分布式直流系统接地检测原理 对于大型分布式系统的接地检测，主屏和分屏的检测电路有所不同。上图中，R1、R2、R3、R4为电压检测电阻，R5、R6为直流漏电流检测用平衡电阻。主屏监测仪既要投入母线正负对地电压检测电阻，又要投入直流漏电流检测用平衡电阻；而分屏检测仪仅需投入母线正负对地电压检测电阻。主屏监测仪既检测所在母线的接地电阻，又要检测本机所接支路的接地电阻。分屏监测仪仅检测本机所接支路的接地电阻。六、大型分布式直流系统接地检测六、大型分布式直流系统接地检测 接地监测：为每段母线各设置一台主屏监测仪，其余监测仪均设置为分屏监测仪。考虑分屏数量较多时，投入的电压检测电阻也较多，影响主屏母线接地电阻的测量精度，因此，主屏母线接地电阻配置有遥测整定功能。多机联网：选择一台主屏监测仪为通信主机，其它监测仪均设为通信从机。所有通信从机均通过串口2与通信主机的串口2以RS485总线的方式连接。通信主机收集各通信从机的信息，并通过串口1与电源监控单元或后台机连接，将全部信息上传。