直流系统微机绝缘监测装置的应用与接地故障点检测探讨

介绍了WZJ-1型直流系统微机绝缘监测装置的特点和在现场调试应用情况，通过五年来对直流系统发生的接地故障点查找实例和分析判别的运行经验，提出运用综合分析判别的方法快速对故障点进行定位隔离，并对微机监测装置的实用性进行了探讨，以提高水电站直流系统的运行可靠性。
　　关键词：直流系统 绝缘监测 接地 微机

Application of microprocessor insulation monitoring device in DC system and Study on　detecting of fault grounding point

Zhou Erbao

(Chencun Hydropower Station of Datang Corporation,242500,Anhui,China)

　　Abstract:This paper presents characteristics and debug application on site type of WZJ-1 insulation monitoring and detecting of microprocessor device in DC system. Through five years finding example and analysis distinguish operation experiences at occur fault grounding point in DC system. Propose method of exercise analysis by synthesis take align and insulation quick on fault point. Study on applicability of microprocessor insulation monitoring device. Advance operation reliability in DC system of Hydropower Station.
　　keywords：DC system；insulation monitoring and detecting；grounding；microprocessor


1 引言
　　 水电站因厂房环境潮湿导致直流系统对地绝缘情况不太好，直流回路电缆分布广，元器件多，故障点很难查找。当直流系统绝缘下降后，将影响机组控制系统的安全运行。对此我们进行了直流系统微机绝缘监测装置的应用研究，目的在于快速查出故障点，及时消除隐患，提高直流系统的运行可靠性。
　　陈村水电站是目前安徽省最大的水电站，其中陈村站有3×50 MW机组，纪村站有2×17 MW机组。1998年和1999年分别在纪村站和陈村站各安装了一台WZJ-1型微机直流绝缘监测装置，两台装置经人工模拟接地试验和各项技术参数实测正确后投入运行。装置在发生直流绝缘故障时能正确反应和检测故障点，在生产现场发挥了重要的作用。
　　造成直流系统发生接地的主要原因是：电缆或设备元器件的绝缘老化、受潮、破损以及装置电源板发生损坏的故障。直流系统多点接地的危害：可能造成继电保护和自动装置误动、拒动、烧坏继电器接点和熔断保险。
　　传统查找直流接地采用拉路寻找分段处理的方法，人工解线找出故障点。在短时拉回路电源时可能因直流失电引起保护装置或自动装置由于抗干扰性能或故障判据的问题造成误动跳闸，采用拉合直流支路法检测故障点所带来的危害是严重的。因此国电公司发输电综函[2001]238号《水电厂无人值班的若干规定》7.6.1条中指出：严禁在设备运行中采取切直流负荷的方法，查找和处理直流接地故障。在用500V摇表测试绝缘时，要将弱电回路全部退出，以防损坏。这种方法不能对故障点进行精确定位，使现场人员在查找直流接地时感到无从下手，困难重重。另外老式绝缘监测装置采用电桥平衡原理的缺点是不能真正反映直流母线的绝缘，只能反映正、负母线绝缘电阻的不平衡情况，在接地检测回路中的接地监测继电器使母线的绝缘电阻限制在30kΩ的水平。而采用WZJ-1装置可克服以上不足。
　　通过调研目前国内的微机直流绝缘监测装置各有利弊，检测原理和精度受直流系统本身特点的影响只能采用间接的方法测量，要提高检测精度会带来装置的结构复杂化，对直流系统带来不利的影响及安装维护困难（如加装大量的支路电流传感器及二次接线）等，因此对微机直流绝缘监测装置在满足现场检测精度要求的实用化和对故障点的综合分析判断处理就显得尤其重要。本文就这方面的问题作出一些分析和探讨。

2 装置特点与现场应用
2．1 装置原理简介及特点
　　WZJ-1装置主机实现在线检测直流系统电压及正、负母线绝缘电阻和故障判断；当直流系统发生一点接地时投入低频小信号振荡器，利用便携式直流接地点探测卡钳表，在不拉开直流电源的情况下进行接地故障点具体位置的查找。
　　装置利用单片机分别向直流系统正、负极自动投入一个检测电阻，实时计算直流系统对地的绝缘电阻并显示，异常时报警；可提高检测灵敏度，克服绝缘监测装置的检测死区。为避免直流系统电缆对地分布电容较大对检测接地电阻测量精度的影响，在原理上采用了综合判据对分布电容的影响进行修正，使判断接地故障准确率达100%，解决了误判接地的问题。采用信号注入法（经电容耦合）可以准确查出故障点位置。装置实时显示便于及时了解直流系统的绝缘状况，给现场运行人员提供了很大方便。
　　WZJ-1装置主要技术指标：装置内阻大于200kΩ，接地电阻检测灵敏度可达20kΩ，装置不影响直流系统的可靠运行。
2．2 装置现场应用技术参数实测
　　在110kV旁母#410保护屏后模拟直流负极经4kΩ电阻接地，WZJ-1装置显示：R+＝ 72kΩ（正常时R+＝100kΩ）；R-=3kΩ （正常时R-= 98kΩ）。此时装置上接地信号灯亮,并发出直流绝缘下降GP信号，将装置上低频小信号开关投入,正极灯亮,负极灯不亮,表示直流负极有接地故障。用便携式探测接受器上的卡钳表准确查出了接地支路和故障点。通过人工模拟直流系统接地故障，装置反应正确，用卡钳表可准确找出故障点位置。
　　在实际运行中若发生直流一点接地（Q20 kΩ）时，合上低频小信号开关，检查正极、负极自检灯，灯灭为故障母线，由现场人员用卡钳表即可查找接地支路的故障点位置。

3．直流接地故障点的检测查找实例和分析判别
3．1 WZJ-1装置在现场检测故障情况统计
　　 WZJ-1装置在现场投运五年来检测的故障情况统计表如下：

3．2 WZJ-1装置在现场检测故障实例
　　2000年6月5日纪村站110kV#402开关控制回路绝缘下降检测示意图如图1所示，开关处于分闸状态，用卡钳表实现了对接地故障点的精确定位，发现电容C的一端引出头绝缘破损，更换C后正常。可见装置对故障点查找比较方便快捷。