变电站直流绝缘检测装置内部电桥的故障分析和检查

变电站直流绝缘检测装置内部电桥的故障分析和检查

作者：许钰丰

来源：《科技传播》2011年第13期

摘要 众所周知，直流系统发生接地，特别是两点接地是非常危险的，极容易使信号、保护和控制等回路发生误动或拒动等。故此，直流系统都会配备绝缘检测装置，以时刻检测直流系统的绝缘情况。但如若是绝缘检测装置本身回路中发生故障，又会有如何的现象呢？本文就针对此问题，作一下分析和介绍。 关键词 绝缘检测装置；原理；接地

中图分类号TM4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）46-0115-02 0引言

变电所内的信号设备、继电保护和自动装置、事故照明以及对断路器的远距离操作等，均要求有专门的供电电源，这种电源统称操作电源。操作电源一般采用直流电，电压为220V。目前，综自站的直流操作电源配备一般为：单母线分段接线方式，配置两组充电模块和两组蓄电池。两段直流母线及两组蓄电池分列运行，充电模块均开启同时向直流母线、蓄电池供电。图1为目前典型的综自站直流系统图。

对于运行人员来说，直流系统接地的现场处理有明确的规定：一般情况，有微机直流接地检测装置的变电所，当发现有直流接地信号时，应查看装置的显示内容，同时测量正负极对地电压，并将情况汇报给调度及工区。无法确定接地回路时，在调度许可的前提下可进行拉路试验来确定接地回路。以上所述，自然是建立在绝缘检测装置在完好状态的前提下，但如若是绝缘检测装置本身回路中发生故障，又会有如何的现象呢？下面就针对此问题，作一下分析和介绍。

1 传统的直流绝缘检测装置当母线接地的检测方法

传统的直流绝缘检测装置当母线接地的检测方法是平衡电桥法：在直流正负母线上分别接1 000Ω的电阻R1、R2后连上，在其中点接一高电阻信号继电器XJJ后接地，这样，两母线对地绝缘电阻R+、R-，信号继电器XJJ和R1、R2 5个元件就形成一个平衡电桥（如图2示）。当R+和R-不相同，即某一母线绝缘降低时，XJJ中就有电流经过而发信。

传统绝缘检测装置测量正负母线对地电压的原理是利用如图3显示电路。由于这种绝缘检测装置已逐渐被淘汰，加上其测量母线对地电压的方法相当复杂，这里就不作详细介绍了。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

2 当前配备的直流绝缘检测装置当母线接地的检测方法

目前大多数综自站配备的奥特讯厂家生产的WYJ系列直流绝缘检测装置，其母线接地检测方法是采用非平衡电桥法(如图4所示)： +KM为直流正母线； -KM为直流负母线；

U+KM1、U-KM1分别为投入R1时测得的正负母线的对地电压； U+KM2、U-KM2分别为投入R2时测得的正负母线的对地电压； R1、R2分别为直流绝缘检测装置内的电阻元件； R+、R-分别为正负母线的对地绝缘电阻。

在这个电路中，两个电阻R1、R2不是固定接地，而是通过装置中的电子开关分时接地。 当＋KM投入R1时，得

U+KM1/（R+∥R1）=U-KM1/R- （1） 当-KM投入R2时，得

U-KM2/（R-∥R2）=U+KM2/R+ （2）

这种绝缘检测装置，就通过以上原理得到的公式（1）、（2），计算出母线的对地绝缘电阻，一旦低于装置内部设定定值，就判断为母线接地而发信。 3 绝缘检测装置内部电桥故障的检测方法

从以上的分析可以看出，不论是平衡电桥法还是非平衡电桥法，电桥中的R1、R2和接地点是非常关键的，所有的测量都要通过电桥接地点形成回路，所有的计算都要通过R1、R2。但是，如果电桥中R1、R2本身发生故障，或电桥接点，再或者电桥接地点发生故障，在平衡电桥法中，电桥会不平衡，会错误发信；在不平衡电桥法中，母线接地电阻会计算错误，从而有可能使装置错误判断为直流系统有接地故障。电桥故障在表象上看来可能也是直流接地（直流绝缘检测装置反映），事实上却未发生直流接地现象。所以这样的故障按照常规方法检查，无法检查出故障点所在：比如测量母线电压，如果电阻R1、R2接地出现故障，电压表无法构成完好回路，测出的电压可能是零或者是其他数值；而通过拉路，由于故障不在支路中，也无法检查出故障。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

在变电站遇到直流系统接地又难以找出其故障点时，我们可以考虑是否为装置内部电桥故障。通过前文介绍的原理，我们可以通过以下方法进行判断：

1）停用直流检测装置，拆开装置上直流正母线、付母线及接地线的接入线； 2）用万用表测量两条母线对地电压。

如果母线无接地故障，由于电桥已拆开，电压表在两条母线上测量对地电压时都无法构成回路，正负母线对地电压测出都为0，这时就可以判断故障在装置中。如果是正母线接地故障，则电压表在测量负母线电压时，可以和正母线接地点构成回路，有读数，所以当测量负母线有电压时可判断为正母接地。负母接地反之。 4 结论

判断电桥故障的方法还有其他，比如：拆开装置电桥后重新用两个阻值相同的电阻搭一平衡电桥，然后测量母线对地电压，根据测得电压，一则可以判断母线是否接地；二则如果母线接地，还可以通过此电压和接入的电阻阻值，进一步算出母线的接地电阻。本文旨在通过两种电桥法的原理分析向大家介绍直流绝缘检测装置内部电桥故障的分析和检查方法，为今后直流系统异常的判断和处理提供更多依据。 参考文献

[1]陆剑云.220kV戴圻变电站现场运行规程[S].无锡供电公司，2010. [2]贾秀芳.直流系统绝缘监测综合判据[J].电力系统自动化.1999，16. [3]李晓明.直流系统接地点探测新原理[J].电力系统自动化.2000，13. [4]沈兆新.变电运行操作技能必读[M].北京：中国电力出版社，2001. 注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文