变电站直流系统的直流绝缘监察装置和电压监视

    直流系统在变电站中具有重要的作用，变电站的直流系统一般分布较广，直流供电网络比较复杂，并且外露部分较多，工作环境多样，特别是要用较长的控制电缆与户外配电装置内的端子箱、操动机构箱等连接，因电缆破损、绝缘老化、受潮等原因会造成直流系统绝缘水平降低，甚至发生接地。当发生一点接地时，由于对地无法形成回路，没有短路电流，不会影响直流系统的正常工作，但它是一个非常危险的不正常工作状态，必须及时发现和处理。否则，在此状态下，其他地方又出现另一点接地，造成两点接地，可能引起控制回路、信号回路、继电保护和自动装置等不正确的动作，甚至引起熔断器熔断，使直流系统供电中断，造成严重后果。如图9-9所示的控制回路中，当正极A点接地后．又在B点发生接地时，断路器跳闸线圈YT中就有电流流过，这将引起断路器误跳闸。当负极E点接地后，又在B点发生接地的情况下，若保护动作（即触点K闭合），由于跳闸线圈YT被两个接地点(E和B)短接，则断路器拒绝动作且熔断器熔断。因此为保障供电可靠性，直流系统中要装设绝缘监察装置，它在设备正常运行时，能测量直流母线电压及绝缘电阻，发生绝缘破坏时，能测量正、负极的绝缘电阻及总绝缘电阻，并自动发出灯光及音响信号。

    图9-9    两点接地引起的不正确动作

    过去比较常用的电磁型绝缘监察装置是基于直流电桥原理制成的，它由继电器、表计、切换开关等元件构成，包括电压测量部分、绝缘电阻测量部分和信号回路。电压测量部分可测量母线电压、正极对地电压和负极对地电压。绝缘电阻测量部分可以在正极或负极绝缘降低时，测量直流系统对地的绝缘电阻。信号回路能在某一极绝缘下降到一定数值时自动发出信号。绝缘监察装置装设在直流母线上，对装设一组蓄电池的单母线分段接线，可只设一套绝缘监察装置，根据需要通过切换开关进行切换以接入不同的母线。当直流系统装设两组蓄电池时，一般每段母线独立设一套绝缘监察装置。电磁型绝缘监察装置接线简单，价格便宜，应用较广泛。但其操作繁琐，当正、负极绝缘电阻同时降低时，无法发出信号，只能发现直流系统绝缘降低或接地，不能确定具体的接地点，对查找直流系统接地的指导作用小。

    随着微机技术的发展，微机型绝缘监察装置得到了越来越广泛的应用，提高了绝缘监察的灵敏度和可靠性。微机型绝缘监察装置可测量直流母线电压和正、负极母线的对地电压，计算并显示正、负极母线对地绝缘电阻值，当绝缘电阻低于设定的报警值时，启动支路巡检功能，查找并显示出绝缘电阻下降或接地的直流馈线的名称和编号。直流系统一点接地的自动查找常用以下两种方法：

    1．叠加低频交流信号源

    将各直流馈线支路的正、负极引出线同时穿入一个交流电流互感器内。用一个低频交流信号源作为发信部件，经过隔直耦合电容向直流正、负极母线发送小幅值的低频交流信号，其产生的电流不但流经对地电阻，还要经过对地电容。由于穿过电流互感器的直流电流大小相等，相位相反，它们产生的磁场互相抵消，所以电流互感器不反应直流电流。而由低频交流信号源产生的交流电流因幅值相等、方向相同，所以电流互感器二次侧电流就可以反应出正、负极母线对地绝缘电阻和对地等值电容的交流泄漏电流。当某一支路发生接地时，其电阻和电容电流都发生变化，将其阻性电流和容性电流分离开来，经过微机数据处理后，就可计算出电阻值，判断出接地的支路。这种方式电流互感器的结构简单，成本低，但需向母线注入低频交流信号，而且对地电容会影响测量精度。

    2．采用直流电流传感器

    直流电流传感器穿套在各直流馈线支路的正、负极引出线上，利用直流电流传感器来检测支路的泄漏电流，对电容来说不存在直流泄漏电流，因此泄漏电流的大小就反应了等效绝缘电阻的大小，从而可以判断出发生一点接地的支路。这种方式不需注入低频交流信号，受接地电容的影响小，能识别接地母线的极性，但成本较高，环境温度和工作电压的波动会影响测量精度。

    直流系统的电压过高，会对长期带电的设备（如继电器、信号灯等）造成损坏或缩短其使用寿命；电压过低，则可能造成继电保护装置和断路器的操动机构出现拒动或不正确动作，因此需装设直流系统电压监视装置。当母线电压高于或低于规定的电压允许范围时，应报警，发出“电压异常”信号，当母线电压低于允许值较多或消失时，应发出“母线失压”信号，以便及时处理。最简单的电压监视装置由过电压继电器、低电压继电器及光字牌等构成。现在微机型电压监视装置应用越来越广泛，有些微机型绝缘监察装置还兼有电压监视的功能。