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直流系统绝缘监测的原理简介

发表时间：2021/4/15 来源：《基层建设》2020年第32期作者：马代能

[导读] 摘要：本文主要阐述了发电厂和变电站的直流电源绝缘监测的原理，并对其中所涉及到的各个层面的要素及有关注意事项进行了全面的分析，以此可以给予相关从业人员一些建议。

        韶关市关山工程建设集团有限公司广东韶关 512026
        摘要：本文主要阐述了发电厂和变电站的直流电源绝缘监测的原理，并对其中所涉及到的各个层面的要素及有关注意事项进行了全面的分析，以此可以给予相关从业人员一些建议。
        关键词：直流电源；绝缘监测；母线电压
        前言
        在传统的电力系统二次回路中，一般采用200V／1l0 V直流电源系统作为供电回路，为了保证二次回路供电的高可靠性，避免因为单端绝缘下降而导致另外一端接地造成直流母线短路的故障发生；同时也为了避免因为单端绝缘下降和接地后，另外一端对地形成有效的高直流电压而触电，直流电源系统的正负母线对地绝缘监测变得十分重要。
        1发电厂和变电站的直流电源
        作为主要电气设备的保安电源及控制信号电源，是一个十分庞大的多分支供电网络。在一般情况下一点接地并不影响直流系统的运行，但如果不能迅速找到接地故障点并予以修复，又发生另一点接地故障，就可能引起重大故障的发生。传统的检测直流系统绝缘的方法主要有电桥平衡原理和低频探测原理。根据电桥平衡原理实现的绝缘监测装置被广泛使用，但它不能检测直流系统正、负极绝缘同等下降时的情况；绝缘监测装置即使报警，也不能直接得到系统对地的绝缘电阻大小。用低频探测原理检测接地故障是近几年采用的一种新方法，但它所能检测的接地电阻受直流系统对地分布电容的制约，而且低频交流信号容易受外界的干扰，另外注入的低频交流信号增大直流系统的电压纹波系数。可见，电桥平衡原理和低频探测原理均存在若干难以克服的缺陷。
        采用的检测方法为，主回路采用不平衡电桥检测总的绝缘电阻，而支路用直流互感器来检测到底是哪一路出现了绝缘降低。同时用单片机来实现这种检测方法。
        2主回路的绝缘电阻的测量
        传统的平衡电桥检测原理如下图-1，通过检测电压Uj和Um，再加上给定的电阻R来算出
        R+、R-，但当正负绝缘都出现降低的情况下，检测的结果将与实际情况不符合。

3为了能检测正负都绝缘降低的情况，采用一种不平衡电桥测量法。测量原理如下：
1）、母线绝缘测量原理如下图所示，接地电阻R5、R6。

        K1 K2合，K3开，得到 V1=（R3//R6）×U/（R1//R2//R5+R3//R6）
        K1 K3合，K2开，得到 V2=（R3//R4//R6）×U/（R1//R5+R3//R4//R6）
        式中V1：K1 K2合，K3开时V点对负电压。（这时V点就是大地）
        式中V2：K1 K3合，K2开时V点对负电压。（这时V点就是大地）
        式中U：母线电压
        2）、支路绝缘测量原理如下图所示，接地电阻R5、R6。

        K1 K2合，K3开，得到 V1/R6+I1=(U-V1)/R5
        K1 K3合，K2开，得到 V2/R6+I2=(U-V2)/R5
        式中V1：K1 K2合，K3开时V点对负电压。式中I1：K1 K2合，K3开时漏电流。
        式中V2：K1 K3合，K2开时V点对负电压。式中I2：K1 K3合，K2开时漏电流。
        式中U：母线电压
        通过解方程即可得到正、负母线对地电阻值。
        4不平衡的特点
        如上图中K1、K2、K3的投切。在实际设备中的实现是单片机控制固体继电器AQW214来实现。
        实际情况如下简图，可以看出地对正负母线的电压V1,V2是一直在变化的。
        我们一般用的万用表，只是用来测量直流电压的，如果测量如上图的跳变电压的话，表相应就会显示跳变的数字。

        5结语
        综上所述，在直流电源系统中，如果正负极性不接地的情况下，正负母线对地的绝缘监测是系统安全运行的必要设备。相关设计人员务必要科学且深刻的知悉在各个使用场景下的不同情况，对于直流电源系统的设备安全和维护人员的人身安全有着非常重大的价值。
        参考文献
        [1]张诗鹏.浅析变电站直流系统绝缘异常处理方法[J].中国新技术新产品,2020(19):72-73.
        [2]叶青超.直流绝缘新型监测装置研究与设计[D].广西大学,2019.
        [3]乔国栋.发电厂直流系统绝缘监测技术应用研究[D].华北电力大学,2018.