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摘要：从直流系统绝缘监测装置的原理出发，对直流系统常出现的两种问题进行了深入分析，并针对取不同平衡桥电阻时出现的特点，进行了仿真对比分析，并给出了相应解决建议，为运维检修人员解决类似问题，提供参考。
关键词：直流系统；绝缘监测；平衡桥；直流互串
引言
变电站直流电源系统是站用电源系统的重要组成部分，而直流电源系统绝缘监测仪作为监测直流电源系统绝缘状态的专用装置，对直流电源系统正负极接地、系统外电源串入等故障造成的电压异常进行监测和告警。
目前国内运行的直流绝缘监测装置的原理绝大部分采用平衡桥检测原理；在绝缘正常时，正负极电压基本平衡，当直流系统的绝缘下降时（直流接地），系统正、负极对地电压会发生偏差，装置通过检测对地电压的变化进行接地告警。
0缺陷介绍
2016年12月某日，检修人员按计划进行贤江变II电压异常消缺工作，I、II断直流母线分裂运行，直流绝缘监测装置报警，报II母电压异常。检修人员到达现场后发现，II母直流绝缘监测装置，频繁动作。检修人员对II母电压测量后发现，II母电压对地分别显示为-330V和-110V，同时查看I母电压发现，I母电压正常对地分别为+110V，-110V。而正常运行时，两段直流母线的电压应都为+110V和-110V。
1 直流互串原理分析
1.1 变电站双套直流电源系统正常运行时，一般采用母线分段运行方式。在系统需要时，也可合上两段直流母线间的联络刀闸并列运行，此时I母，II母的正负极分别互相连接。
微机型绝缘监测装置主要由平衡桥检测电阻R、不平衡桥检测电阻Rs、直流电源系统正极对地绝缘电阻Rz1、直流电源系统负极对地绝缘电阻Rf1、采用计算电路模块、通信电路模块等构成。如图1所示
该装置分平衡桥和不平衡桥两种运行方式。平衡桥运行方式下，投入平衡桥检测电阻R、退出不平衡桥检测电阻Rs，不平衡桥运行时，退出平衡桥检测电阻R、投入不平衡桥检测电阻Rs，不平衡桥的运行是通过手动或定期自动投入不平衡桥实现的。通过测量切换开关在不同位置时的正、负极对地电压，可计算出正、负极对地绝缘电阻。
当直流系统接地时，由于正负极对地电压压差的存在，在接地支路会产生对地漏电流，根据各支路的直流漏电流传感器输出和输出电压的极性或者装置在系统注入一个交变信号，通过装置附带的互感器（CT）检测，即可判断出该支路是否有接地故障和接地极性。
1.2 直流互串是指一段直流母线一极与另一段直流母线一极出现非正常联接，两段直流母线的剩余一极并不相连的情况，典型直流互串有共正（负）极和异极相连两种情况。其中异极相连危害尤其巨大，本文重点分析异极相连情况，（以I母正极与II母负极互串为例，如图2所示）。图中电源VDC1，VDC2取220V，正负极对地绝缘电阻Rz，Rf理论上应为无穷大，本文中取200兆欧，平衡桥电阻R在220V直流系统中通常取20~30千欧，本文中取25千欧；不平衡桥电阻Rs参考厂家说明书，本文中取125千欧，I母正极与II母负极互串中的电阻Rg根据现场可能出现的实际情况，本文中分别取1.5千欧，20千欧以及100千欧。得到的电压V1，V2的仿真波形如图3所示。
图4 其中图1）、2）、3）为Rg取不同值时I母失去接地点的电压波形
从图4的仿真波形中可以看出，在发生直流系统正负极互串的同时，此时如果发生其中一段母线失去接地点，失去接地点的一侧母线电压中，与异极相连的母线电压将被异极拉平，与异极电压相同，正负极互串电阻的大小对此结果几乎毫无影响。
异极相连时，同时发生两段母性同时失去接地点的情况几率极小，忽略不计，在此不做讨论。
2 产生直流互串的常见原因及危害
在新建、扩建或技术改造的施工过程中，将负荷的电源线分别接入两段直流母线。在倒负荷操作时，将某些负荷从一段母线转移到另一段母线后，未将其原来的一路空气开关断开，致使两套直流电源系统并列运行。老旧站由绝缘性能下降或外力等因素电缆芯线间的绝缘，造成同一根电缆中有两套直流电源系统的供电回路相连。
直流电源系统发生互串时，将会引起直流系统接地故障告警，接地故障告警检测灵敏度下降，有接地故障时不能及时告警处理，极易造成2点或2点以上接地故障，从而引起保护误动，致使保护误动的概率增大，同时也可能会引起设备失去工作电源，可能引起设备拒动，造成严重后果。
3 缺陷处理
由以上分可知，此电压异常告警与双直流电源系统失去一个接地点时的正负极互串特征相似。
检修人员将两段母线进行并列连接，发现II母电压恢复正常值分别为+110V和-110V，初步判断线路出线并未发生直流接地故障。结合之前II母的两侧电压，II母电压差值保持在220V，初步判断蓄电池组应该没有故障问题。断开联络刀闸，使I、II段母线继续分裂运行，拉掉II断母线空开。进行一路路的电压测量排查。当检查到110KV侧，发现某回路正极电源为—110V，经核对检查图纸发现，此处应接II母正压+KM，而现场情况为此处所接电压为I母负压-KM，造成两段母线直流互串中的异极相连，进行整改后发现，II母电压偏移很大，怀疑接地是否良好，经检查发现接地松动，整改后II母电压恢复正常，与理论分析相符合。
4 结束语
本文主要分析了直流电源系统发生正负极互串的两种异常情况，给出了仿真分析结果并与实际发生的告警异常进行了对比分析。在今后的工作中，尤其是新建，扩建或技术改造中，要做到认真仔细，及时发现缺陷隐患，保证系统、设备等正常运行。
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[4]向小民，李洁琪.对直流系统接地故障检测方法的研究[J].电气开关，2009，5.
论文作者:张国祥1,刘辰涛2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/31
标签：电压论文; 母线论文; 系统论文; 电阻论文; 直流电源论文; 负极论文; 装置论文; 《电力设备》2017年第12期论文;