浅析变电站直流系统绝缘异常处理方法

浅析变电站直流系统绝缘异常处理方法

王亮

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摘要：直流系统中的绝缘异常现象可能会对变电站的整体运行造成影响，进而引发直流系统的运行故障，如果变电站的直流系统中出现异常情况，技术人员应当采取科学、有效的方式处理故障，维护变电站直流系统的稳定运行，以保证输电线路的运行效率。本文从直流系统绝缘装置的工作原理进行分析，综合分析了选线法、拉路法、调整平衡桥电阻等方法，以供参考。

关键词：变电站；直流系统；绝缘异常

引言：近年来，我国多数的变电站直流系统失地情况频繁发生，由于社会生产对电能的需求越来越大，变电站直流系统的输电压力也越来越中，导致系统存在各类运行的问题，为变电站直流系统的工作造成了严重的影响。技术人员应当深入变电站直流系统中存在绝缘异常问题进行研究，总结出较为实用的直流失地查找方法，为日后的直流系统绝缘异常提供一些必要的方法参考，从而有效的缓解变电站直流系统运行中常见的绝缘异常故障。

一、变电站直流系统绝缘装置的工作原理

（一）平衡桥电阻

平衡桥电阻的工作原理是利用单极接地的故障检测，来选择单极接地的具体支路，如图所示的内容，将直流系统的正负极对地压V₊、V_-稳定在母线电压的1/2，如果正负极的对地段电压已经偏离正常运行的正负母线电压时，则代表着系统存在绝缘下降的情况，可能发生了接地故障。如果对地电压的绝对值变小，那么有一极已经存在绝缘下降或者接地故障。在单极电阻性的接地故障中，电阻值的大小也可以通过正负母线与地电压值的变化计算出得数，公式为 、 ，公式中的R₊与R_-代表着直流系统母线正极的对地电阻和直流系统母线负极的对地电阻，R₁为平衡桥电阻，V₊和V_-代表着直流系统母线正极对地电压与直流系统母线负极对地电压^[1]。

图1.平衡桥电阻原理（参考）

（二）切换桥电阻

切换桥电阻的工作原理是通过加设2组切换电阻来测量直流系统中母线对地电压的变化情况，进而得出双极接地的故障检测。为检测直流系统母线的正负极接地故障，技术人员在绝缘检测装置的平衡桥条件下加设了2组切换桥电阻R₂，如图2所示，而切换桥的电阻R₂是由开关K₁和K₂控制的，可以轮流控制切换桥。在测试的过程中，技术人员先合上K₁开关、使K₂开关断开，此时直流系统的正极投入切换桥电阻R₂，正母线的对地电压下降，负母线的对地电压会升高；以相反的操作形式进行实验，则负母线的对地电压下降，正母线的对地电压会升高。技术人员在投入切换桥的过程中，直流母线的正负极对地电压会产生一个变化的过程，技术人员依据这一变化的情况，就可以对直流系统中关于母线接地或者两级接地的故障进行判断。

图2.切换桥电阻原理（参考）

二、变电站直流系统失地查找方法

（一）准确选线法

直流系统在发生绝缘异常之后，直流系统中的绝缘检测装置会发出报警的信号，技术人员可以根据信号查找出具体的故障位置，并采取相应的措施消除故障。由此可见，绝缘检测装置在技术人员查找直流失地故障区域的过程中起到了重要的作用，技术人员可以通过绝缘检测装置来选择出具体的支路，而技术人员也可以向调度申请断开所选的支路以后，对其进行观察，检验直流系统是否恢复，电压是否平衡。直流系统如果发生失地情况，通常会伴随着一些遥信，如果某间隔发出的“SF6压力低”的信号，就可能是因为户外表所处的环境恶劣，或是渗水所导致绝缘性能降低^[2]。

（二）拉路法

拉路法就是依次切断直流系统中的直流馈线来确定接地点所在的位置，部分变电站中的直流系统绝缘检测装置无法准确的报出故障的支路，或者故障的支路属于备用支路，往往需要通过拉路法来寻找具体的故障点。技术人员要秉持着“先户外、后户内；先遥信、后控制”的检查原则，从现场的故障情况出发，根据经验排除一些不可能发生故障的区域。技术人员要确认正母线接地还是负母线接地，测量直流母线的对地电压，确定直流母线的绝缘情况。同时，要确认两段直流母线的分列运行，避免直流系统接地范围并不会随之扩大，要立即通知变电站内的二次回路工作停止，并断开二次回路的工作电源，观察直流系统的运行状况是否恢复到正常状态，如果直流系统的绝缘检测装置依然存在误报等不稳定的情况，技术人员要立即申请退出正在运行中的绝缘检测装置。应用拉路法时，应由最少两名技术人员进行配合，其中一人负责断开直流系统中的电源，另一人则负责万用表的直流电压监视工作，观察电压数值的变化情况。调度管辖内的设备要停用电源时，应先向调度申请，经过同意以后可以进行后续的相关操作，为了避免直流系统失去保护电源，或是重合闸电源的时间过长，技术人员的动作要迅速，分合时间要控制在3s以内为宜^[3]。

（三）调整平衡桥电阻

变电站直流系统中如果发生直流接地，则不一定是因为金属性的直流接地而发生的失地问题，也有可能是仅为间接性的接地所导致失地，或者高阻失地的情况。如果是高阻失地，那么直流系统母线对地电压的偏移并不大，而且接地电阻要比平衡桥电阻稍高，绝缘检测装置通常无法检测出具体的故障支路。此时技术人员可以逐步增大绝缘检测装置的平衡桥电阻定值，来检测具体的故障位置。

（四）便携直流失地查找法

如果变电站的直流系统出现高阻失地或者双极失地的问题，那么就有可能存在绝缘检测装置无法确定故障位置的情况，技术人员可以选择可切换电阻原理的便携式直流失地查找仪来查看具体的故障。技术人员先用万能表测量信号源的正负极是否存在短路，确认信号源的电源处于关闭的状态中，并将信号源的正负极分别接入直流系统中以后，再使用万用表测量直流系统的接地是否正确。继而开启信号源，等待信号源测量出母线电压的正负极对地电阻以后，技术人员应开启手持器，按测试键，将手持器和信号源保持通信状态，接上钳子使其保持静止状态以后，技术人员应按调零键，并用钳子夹住信号源线，按自校键，再测试阻值和信号源系统的电阻值是否一致，可以判断钳子的灵敏度。之后技术人员要开始检查接地支路，需要注意的是，检测的过程中，技术人员要保持钳子的正常不懂，可以选择夹住多条支路的形式进行检测，但要将检测的支路的正负极同时夹住，每次夹住支路时，应先查看波形，如果波形处于一条直线的状态，则代表并无接地的情况。技术人员要注意在接入查找仪前，应申请退出站内的绝缘检测装置及平衡桥装置，避免对测量的结果造成影响，而且技术人员应加强对站内绝缘检测装置的监视，查找过程中要注意手持器的零点，如果零点跑到屏幕的最上方或是最下方，技术人员需要按下调零键将其调零。

结束语：变电站直流系统的稳定运行可以为社会输送充足的电力能源，其中易发生的绝缘异常情况，属于失地问题，可能会导致保护设置“误动”或者“拒动”。如果变电站的直流系统出现绝缘异常的情况，技术人员应当依照异常现象的特点来选择合理的方法，针对性的查找出绝缘异常点，再采用有效方法修复故障，维持直流系统运行的平衡状态。

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]屠楚明,尹琪,殷军.变电站直流系统几次绝缘异常情况的分析及处理[J].产业科技创新,2020,2(04):56-57.

[3]张波,张永.500kV变电站直流系统绝缘异常分析及处理[J].电工技术,2017(01):86-88.

[4]吴立文,周健,陈全观,蒋政,周刚. 集成式直流绝缘检测装置测试仪的研制[J]. 电子产品世界,2020,27(08):44-46.

[5]隋新世. 变电站直流系统接地点的常见位置[J]. 农村电工,2020,28(07):45-46.