发电厂中直流系统提供给控制、信号保护、自动装置、事故照明等设备可靠不间断电源。直流系统一点接地并不影响直流系统的运行, 往往只在装置中报警, 但如果不及时找出故障点并予以修复, 当发生两点或多点接地故障时, 就可能引起信号装置、控制回路和继电保护装置的误动作, 致使断路器跳闸, 或直接造成直流操作电源短路, 从而引发严重的电力系统事故。由于直流系统是一个庞大复杂的多分支网络, 分布范围广, 这就给检修人员查找故障点造成很大的困难。就我厂来说, 直流系统分布在主控室、高低压室等各个场所, 某点接地查起来相当困难。
1 项目实施背景
1.1 直流接地检测方法比较
1.1.1 拉路法。
过去维护人员排除故障时, 通常采用人工拉路法。即人工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, 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。并且这种方法不能对故障点进行精确定位。因此, 采用该方法的检测只适用于要求不高的直流系统。
1.1.2 信号注入法
其方法是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或变频信号, 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和电磁干扰的影响很大, 对瞬间干扰、间歇性接地、脉冲干扰、故障录波器 (部分型号) 产生的干扰、蓄电浮充干扰等都无法准确判断和定位, 实际使用中误判率高。另外低频信号的注入将使直流系统的电压波纹系数加大。
1.1.3 磁调制直流漏电流检测方法
相位差磁调制式直流电流测量方法的基本原理:在交变对称电压或电流源激磁的铁心中, 若同时存在直流恒定磁场, 铁心中交变磁通的对称性就被破坏, 磁通波形的正负半波相位将发生变化, 相应地, 检测绕组输出电压中的正负半波将发生相对位移。正负半波相位变化量的大小和方向可以反映直流偏置电流的大小和方向, 利用这一特性可以测量直流电流。这种检测方法安全可靠, 不会对直流系统造成影响。
1.2 方案选型。
基于上述原因, 我们在直流接地检测方面采用了以磁调制式直流电流测量方法为原理的ZJD微机直流系统接地检测装置方案。它克服了传统装置的缺陷, 并且排除了分布电容影响, 不会对直流系统造成影响。
2 项目研究与实施应用
2.1 ZJD直流系统绝缘监测装置原理:
当直流母线对地绝缘电阻下降到设定报警值时, 装置自动启动支路巡检选线功能。则电脑控制超低频信号耦合到直流系统的母线, 接地电流通过安装在每一分支回路上的电流互感器接收发出的超低频信号。由于电路上同时存在着接地电阻与接地电容, 因此, 流过支路上的超低频信号电流的大小随着接地电阻的大小变化而变化。而装在支路上的互感器所感应的超低频信号也随之变化。信号经过大、滤波、A/D变换后, 送C P U进行数据处理。CPU根据相位的变化, 消除电容的影响, 判断出接地分支回路, 并计算出相对应的接地电阻值。
2.2 系统主要功能
本装置集直流电压监测、直流绝缘监测及接地选线为一体。可区分母线接地、支路接地, 并显示接地电阻阻值;还能自动分辨两条或两条以上支路同时接地的故障。
采用最新总线内嵌的CPU芯片, 集成度高, 抗干扰能力强, 运行速度快, 功耗低。
可分别对系统接地故障, 绝缘下降 (平衡电阻接地) 故障, 过、欠压故障记忆16~32次, 装置失电后信息不会丢失。
对CT极性无一致性要求、无方向要求。
采用数字传输有效距离可达1000m。
具有串行数据通讯接口 (RS-232、RS-485、RS-422) 。同时装置设有超欠压、绝缘、支路接地、瞬时接地等报警继电器输出。
支路检测速度快, 巡检速度基本与支路数量无关, 平均每路巡检时间低于1s。
显示记录, 自动显示接地时间及接地电阻值。
信号自动保护, 不损坏信号源及自身测量电路, 并告知直流系统有50Hz交流电压馈入。
采用全屏幕液晶显示、中文界面、显示直观明了, 并带有液晶自动保护功能。
2.3 现场使用情况
2009年5月, 我厂主控室ZJD直流系统绝缘监测装置报警“直流母线负接地”。维修人员迅速赶往现场, 通过装置显示, 确定微机监测装置第22条支路报警。经确认22号支路为我厂主控楼事故照明电源。经检查, 发现主控楼某处照明灯线绝缘破损, 经绝缘处理后, 开关恢复送电。
安装初期, 曾发生过装置报警“直流母线负接地”, 经检查发现支路开关线头松动, 紧固后未再报警。
微机直流绝缘监测装置使用安全方便, 能够迅速帮助维修人员确定发生接地故障的支路。但使用时需要注意一些事项, 防止不正确的查找方法造成的直流系统两点接地。另外目前绝缘监测装置都有一个共同的特点, 响应相对迟钝, 在发生一点直流接地时, 要延迟数秒甚至几十秒才能报“直流母线接地”信号;而在直流接地消失时, 也要延迟数秒甚至几十秒其信号才能信号复归。对于特殊场合, 在拉路寻找时, 切断支路直流的时间不能超过几秒钟, 绝缘监测仪信号来不及复归, 致使靠绝缘检测仪判断接地消失的方法找不出接地点。为此, 在拉路寻找前, 应先使用内阻不低于2000Ω/V万用表或电压表在直流屏监视接地极母线对地电压, 然后退出绝缘检测仪, 靠万用表或电压表电压值的变化来反映直流接地是否消失。
4 项目经济和社会效益
ZJD直流系统绝缘监测装置能够有效的检测直流接地事故, 避免由于直流接地事故引起电气重大事故, 减少由于直流接地造成的停电和设备损坏损失。同期比较, 仅减少机组停机一项, 每年可创造间接效益20多万元。在未安装直流系统绝缘监测装置前, 我厂曾出现过直流系统故障, 因发现不及时, 导致2台机组停运的重大安全事故。安装该设备后, 使我们的安全环境和经济效益得到了较大的提升。
摘要：介绍了ZJD型直流系统微机绝缘监测装置的原理和特点, 在电厂的应用情况, 以及取得的应用成果以及留存的问题。
关键词：直流系统,绝缘监测,接地,微机