直流系统绝缘降低危害及解决方法示范课件.ppt

1、直流系统绝缘降低危害及解决方法（优选）直流系统绝缘降低危害及解决方法o 直流系统构成直流系统构成o 直流系统绝缘故障分类及常见情况直流系统绝缘故障分类及常见情况o 直流接地危害直流接地危害o 平衡桥概念平衡桥概念o 直流系统绝缘故障分析直流系统绝缘故障分析o 直流系统寄生回路（环路）特征分析直流系统寄生回路（环路）特征分析o 直流交流窜电故障分析直流交流窜电故障分析o 直流互窜分析直流互窜分析o 各类直流故障处理方法各类直流故障处理方法o 分布电容对直流绝缘故障查找的影响分布电容对直流绝缘故障查找的影响广州优维电子科技有限公司直流系统构成简介 直流系统是应用于水力、火力发电厂，各类变电站和其它

2、使用直流设备的用户，为给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。直流系统是一个独立的电源，它不受发电机、厂用电及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源蓄电池继续提供直流电源的重要设备。广州优维电子科技有限公司直流系统构成o 整流模块及蓄电池系统整流模块及蓄电池系统o 监控系统监控系统o 绝缘监测单元绝缘监测单元o 电池巡检单元电池巡检单元o 开关量检测单元开关量检测单元o 降压单元降压单元o 配电单元配电单元广州优维电子科技有限公司直流系统构成整流模块系统 电力整流模块就是把交流电整流成直流电的单机模块，通常是以通过电流大

3、小来标称（如2A模块、5A模块、10A模块、20A模块等等），按设计理念的不同也可以分为风冷模块、独立风道模块、自冷模块、智能风冷模块和智能自冷模块。它可以多台并联使用，实现了N+1冗余。模块输出是110V、220V稳定可调的直流电压。模块自身有较为完善的各种保护功能如输入过压保护、输出过压保护、输出限流保护和输出短路保护等。广州优维电子科技有限公司直流系统构成监控系统 监控系统是整个直流系统的控制、管理核心，其主要任务是对系统中各功能单元和蓄电池进行长期自动监测，获取系统中的各种运行参数和状态，根据测量数据及运行状态及时进行处理，并以此为依据对系统进行控制，实现电源系统的全自动管理，保证其工

4、作的连续性、可靠性和安全性。监控系统目前分为两种一种是按键型还有一种是触摸屏型。监控系统提供人机界面操作，实现系统运行参数显示，系统控制操作和系统参数设置。广州优维电子科技有限公司直流系统构成绝缘监测单元 直流系统绝缘监测单元是监视直流系统绝缘情况的一种装置，可实时监测线路对地漏电阻，此数值可根据具体情况设定。当线路对地绝缘降低到设定值时，就会发出告警信号。直流系统绝缘监测单元目前有母线绝缘监测、支路绝缘监测。广州优维电子科技有限公司直流系统构成电池巡检单元 电池巡检单元就是对蓄电池在线电压情况巡环检测的一种设备。可以实时检测到每节蓄电池电压的多少，当哪一节蓄电池电压高过或低过设定时，就会发出

5、告警信号，并能通过监控系统显示出是哪一节蓄电池发生故障。电池巡检单元一般能检测2V12V的蓄电池和巡环检测1108节蓄电池。广州优维电子科技有限公司直流系统构成开关量检测单元 开关量检测单元是对开关量在线检测及告警干节点输出的一种设备。比如在整套系统中哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断器熔断后开关量检测单元就会发出告警信号，并能通过监控系统显示出是哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断器熔断。目前开关量检测单元可以采集到1108路开关量和多路无源干节点告警输出。广州优维电子科技有限公司直流系统构成降压单元 降压单元就是降压稳压设备，是合母电压输入降压单元，降压单元再输出到控母，调节控母电压

6、在设定范围内（110V或220V）。当合母电压变化时，降压单元自动调节，保证输出电压稳定。降压单元也是以输出电流的大小来标称的。降压单元目前有两种，一种是有级降压硅链，一种是无级降压斩波。有级降压硅链有5级降压和七级降压，电压调节点都是3.5V，也就是说合母电压升高或下降3.5V时降压硅链就自动调节稳定控母电压。无级降压斩波就是一个降压模块，它比降压硅链体积小，它没有电压调节点所以输出电压也比降压硅链要稳定，还有过压、过流、和电池过放电等功能。不过目前无级降压斩波技术还不是很成熟常发生故障，所以还是降压硅链使用效广泛。广州优维电子科技有限公司直流系统构成配电单元 配电单元主要是直流屏中为实现交

7、流输入、直流输出、电压显示、电流显示等功能所使用的器件如电源线、接线端子、交流断路器、直流断路器、接触器、防雷器、分流器、熔断器、转换开关、按钮开关、指示灯以及电流、电压表等等。广州优维电子科技有限公司广州优维电子科技有限公司直流系统接地概念o 当直流系统的正极或负极与大地之间的绝缘水平降到某一整定值或低于某一规定值时，统称为直流系统接地；o 当正极绝缘水平低于某一规定值时称为正接地；o 当负极绝缘水平低于某一规定值时称为负接地。直流接地电阻整定值直流接地电阻整定值系统电压(V)绝缘整定值(K)2202511015广州优维电子科技有限公司直流系统接地故障分类按故障类型分为按故障类型分为直接接地

8、（金属接地）直接接地（金属接地）直接接地是指直流系统电源正极或负极对地的电阻等于或接近于直接接地是指直流系统电源正极或负极对地的电阻等于或接近于零的情况。这种接地情况在直流系统中如果同时出现两点时，就很可零的情况。这种接地情况在直流系统中如果同时出现两点时，就很可能造成断路器误动或拒动，或熔断丝烧断等现象能造成断路器误动或拒动，或熔断丝烧断等现象间接接地（非金属接地）间接接地（非金属接地）间接接地是指直流系统电源正极或负极对地绝缘电阻低至某一允间接接地是指直流系统电源正极或负极对地绝缘电阻低至某一允许值之下。这时的接地电阻是否会对系统造成危害，就要看各个单位许值之下。这时的接地电阻是否会对系统

9、造成危害，就要看各个单位的具体情况，它与系统接地的位置和继电器的灵敏度有关的具体情况，它与系统接地的位置和继电器的灵敏度有关绝缘降低绝缘降低 绝缘降低是指直流系统所采用的电缆、设备的绝缘电阻由于某种绝缘降低是指直流系统所采用的电缆、设备的绝缘电阻由于某种原因低于出厂数值。这些电缆，设备构成的直流系统的直流电源的正，原因低于出厂数值。这些电缆，设备构成的直流系统的直流电源的正，负极对地绝缘电阻总体上低于充许值负极对地绝缘电阻总体上低于充许值广州优维电子科技有限公司交流串电后馈线直流漏电流特征与馈线直流接地故障相似，分析检测过程可参考直流接地馈线漏电流特征。广州优维电子科技有限公司当直流系统发生绝

10、缘故障后，如下图所示，设直流系统平衡桥阻值为 ，正极对地绝缘故障电阻为 ，正负对地电压为 ，正对地电压为 。广州优维电子科技有限公司系统分析仪与被测两段直流母线相连，向其中一段母线对地施加低频小信号源，比较两段母线电压变化波形，通过电压变化关系判断系统是否存在环网故障或绝缘故障，如果存在环网故障或绝缘故障，则持续对地施加低频小信号源，以供支路探测仪实现环网故障点的定位。使用低频交流原理检测时，电容回路与电阻回路电流变化波形一样，但存在相位偏差，可使用同步相移法进行电阻或电容接地的区分。如果第一段正与第二段负串联，第二段正与第一段负电压接近第一二段系统电压之和直流系统对地绝缘阻抗推导如果Rn很小

11、时，负对地直流电压Ubn接近于Udc,负对地交流电压Ubn接近于Uac。设直流系统的电压等级为Udc,直流系统平衡桥电阻大小为Rp,串入直流系统的交流电压的有效值为Uac，内阻为Rn（变压器线圈内阻）。如果系统分布电容较大，以切桥后未达稳定状态的电压值来计算接地阻值会存在误差。如果系统分布电容很小，切桥时对地电压会发生突变。正负极互窜：两段母线正极对地电压相等广州优维电子科技有限公司绿色：负极对地检测桥电流变化曲线具备单边检测桥，双边检测桥模式，优先负极检测桥，不会因为检测桥的投入造成负极对地电压达到中间继电器的动作电压。采用传统的单一支路“泄露电流法”的监测模式的监测装置，不管是正常环路还是

12、非正常环路，都将直接导致绝缘监测系统的误判。系统启用检测桥时，无论是接地回路或是有一定分布电容的回路进行电流检测，均会有电流变化波形a 详细分析该系统的接线方式直流绝缘异常常见情况电缆绝缘异常电缆绝缘异常 故障主要是由于电缆绝缘层的老化或电缆加工、敷设过程中的工作不慎损伤电缆绝缘层造成。设备故障设备故障 设备在制造过程中绝缘部分受损或者绝缘材料质量低，经过一段时间之后，薄弱部位就会裸露出来，如果空气潮湿就可能产生直流接地故障。其他外来物引起其他外来物引起 外来物包括外来金属碎片、设备的紧固件及小动物躯体等。广州优维电子科技有限公司直流接地故障的危害 当直流系统正极接地时，将会有造成保护误误动动

13、的可能；当直流系统负极接地时，将会有造成保护拒拒动动的可能。广州优维电子科技有限公司直流接地故障的危害分析u两点接地可能造成断路器误跳两点接地可能造成断路器误跳A、B两点，A、C两点，A、D两点，D、F两点接地都可能造成断路器误跳。u两点接地可能造成断路器拒动两点接地可能造成断路器拒动B、E两点，D、E两点或C、E两点接地都可能造成断路器拒动。u两点接地可能引起熔断器熔断两点接地可能引起熔断器熔断 A、E两点接地可能引起熔断器熔断。当接地点发生在B、E和C、E两点，保护动作时，不但断路器拒动，熔断器熔断，而且还有烧坏断电器触点的可能。广州优维电子科技有限公司分布电容对保护误动影响分析 电力系统

14、以往的教材及技术资料均强调，直流系统发生一点接地时，仍可继续运行，但必须及时发现和消除，以免第二点发生接地后造成继电保护的误动或拒动。但根据现场运行经验，直流系统一点接地，同样可能导致出口保护继电器的误动，从而导致变电站主变跳闸或发电厂的发电机组停运，严重影响生产。传统观念一点接地仍能运行广州优维电子科技有限公司分布电容对保护误动影响分析广州优维电子科技有限公司正极接地引起保护误动模型建立模型建立正极接地正接地后线圈两端电压变化曲线分布电容对保护误动影响分析广州优维电子科技有限公司模型建立线圈接地中间继电器线接地引起保护误动模型建立线圈接地后线圈两端电压变化曲线分布电容对保护误动影响分析广州优

15、维电子科技有限公司正极接地示意图1正极接地示意图2系统分析正极接地分布电容对保护误动影响分析广州优维电子科技有限公司系统分析正极接地线圈接地示意图1线圈接地示意图2平衡桥的概念 理想情况下，直流系统中正负对地的绝缘电阻是区于无穷大的，为了便于处理直流系统接地故障，通常会在直流系统的正极对地与负极对地之间加入的两个大小相等的平衡电阻，该电阻即称为直流系统中的平衡电桥。广州优维电子科技有限公司平衡桥的意义 当直流系统没有发生绝缘故障时，该平衡电桥可以维持直流系统正负对地电压接近或相等；当直流系统发生绝缘故障时，该平衡电桥做为直流系统中的正负对地电压与对地绝缘电阻之间的桥梁，使它们之间建立起对应关系

16、，方便故障的排查与处理。广州优维电子科技有限公司系统平衡桥的推导 对于一个绝缘正常的系统，往直流屏厂家并没给出确定的平衡桥电阻大小，因此我们并不知道其平衡桥电阻是否处于一个合理范围之内，通常我们可以用如下方法来对平衡电桥进行计算 1.测量该系统电压为在该系统正极接入2电阻，测量其正极对地电压为在该系统负极接入2电阻，测量其负极对地电压为则该系统正极对地绝缘阻值与负极对地绝缘阻值分别为 如果该系统没有绝缘异常或接地故障，那么即为该系统的平衡桥电阻总V）总总1(2001(200VVVkRVVVkRVRRV广州优维电子科技有限公司直流系统绝缘故障分析直流系统绝缘故障分析 当直流系统发生接地故障后，直

17、流系统对地电压会发生偏差，正极绝缘故障则正极对地电压偏低，负极对地绝缘故障则负极对地电压偏低。在一个存在平衡桥的系统里面，绝缘故障越严重，则对地电压偏差越严重。广州优维电子科技有限公司接地阻值与系统电压偏差关系分析 R正与R负为系统平衡桥,系统正常时，R正=R负，V+=V-，当系统正级或负级发生接地或绝缘异常时，其正对地与负对地电压即会发生变化。如果正极接地电阻为RX，得：广州优维电子科技有限公司则交流串入直流的等效电路示意图如下真有效值提取电路可以准确的将交流电压转换成直流电平。在交流串入直流系统的故障情况下，如果跳闸回路电缆的长度较大、跳闸继电器的动作功率较小，交流电源经电缆对地分布电容C

18、1、C2，使跳闸继电器动作。直流系统绝缘降低危害及解决方法广州优维电子科技有限公司模块自身有较为完善的各种保护功能如输入过压保护、输出过压保护、输出限流保护和输出短路保护等。目前开关量检测单元可以采集到1108路开关量和多路无源干节点告警输出。当线路对地绝缘降低到设定值时，就会发出告警信号。开关量检测单元是对开关量在线检测及告警干节点输出的一种设备。根据A、B、C处中所测电流差异可以实现直流接地故障定位。降压单元就是降压稳压设备，是合母电压输入降压单元，降压单元再输出到控母，调节控母电压在设定范围内（110V或220V）。支路分布电容对直流接地故障查找的影响正接地后线圈两端电压变化曲线直流系统

19、对地绝缘阻抗推导广州优维电子科技有限公司如果Rn很小时，负对地直流电压Ubn接近于Udc,负对地交流电压Ubn接近于Uac。外来物包括外来金属碎片、设备的紧固件及小动物躯体等。广州优维电子科技有限公司广州优维电子科技有限公司分布电容对直流接地查找的影响广州优维电子科技有限公司接地阻值与系统电压偏差关系分析 分别以R正=R负=1M，以及R正=R负=50K时正接地电阻为50K时考察电压的变化情况。平衡电阻为1M 时，V+=10.5V,V-=209.5V 平衡电阻为50K 时，V+=73V,V-=147VVVRRRX负正/VVV220则：VRRRRVX负正负/220VRRRRVX负正正/220广州优

20、维电子科技有限公司接地阻值与系统电压偏差关系分析 由此可见系统正负极电压偏差程度与接地程度的直接联系是建立在平衡桥处于正常范围之内.当我们分析不同的系统时，不能简单的以电压偏差程度来判断绝缘异常严重程度，在没有确定平衡电阻大小时，它们之间无法一一对应 但对于同一系统，由于其平衡电阻大小是固定的，我们可以定性得出，电压偏差越大，绝缘相对会差广州优维电子科技有限公司直流系统对地绝缘阻抗推导直流系统对地绝缘阻抗推导 当直流系统发生绝缘故障后，如下图所示，设直流系统平衡桥阻值为 ，正极对地绝缘故障电阻为 ，正负对地电压为 ，正对地电压为 。由 可得 由上式可知，如果在一个直流系统平衡电桥已知的情况下，

21、其接地阻值与对地电压之间有明确的一一对应关系，通过这一关系可以很方便的计算出系统的接地阻值，判断系统的健康状态。212/VVVRRRx2122VVRVRxRxR1V2V广州优维电子科技有限公司直流系统对地绝缘阻抗推导直流系统对地绝缘阻抗推导o 乒乓原理 通过乒乓原理推导出的直流系统的正负对地绝缘阻值，在系统发生两极平衡绝缘故障后亦可以通过该公式计算出绝缘阻值。o 等效阻值 直接通过电压推导出的直流系统的对地绝缘阻值为等效阻值。通过上述两种方式的配合使用可以实现绝缘故障的全面检测）总总1(2001(200VVVkRVVVkR2122VVRVRx广州优维电子科技有限公司 根据乒乓原理计算系统正负对

22、地绝缘电阻，已知直流母线正负电压为220V，正极投入200K电阻后正对地电压为60V,负极投入200K电阻后负对地电压为130V,试计算平衡桥为100K时系统正负对地阻值分别是多少？平衡桥为200K时系统正负对地阻值分别是多少？广州优维电子科技有限公司馈线绝缘故障漏电流分析 直流系统中的绝缘故障往往是由直流系统中的某一条或几条馈线绝缘故障引起，通过对正常回路与接地回路的漏电流进行分析，可以找出故障回路特征电流，如下示意图所示广州优维电子科技有限公司馈线绝缘故障漏电流分析单极接地 图中馈线1为正常馈线，馈线n为存在负对地绝缘故障的馈线，为绝缘故障阻值，R为系统平衡电桥。设负荷电流大小为 ，系统正

23、对地电压为Vcc，负对地电压为Vss，则馈线1中，=，A处所测电流大小为 =0；馈线n中，=,，B处所测电流大小为 ，C处所测电流大小为 =0；根据A、B、C处中所测电流差异可以实现直流接地故障定位。lI1I2IlI1I2I3I4IlIxSSRVI 55I3I4IxR广州优维电子科技有限公司馈线绝缘故障漏电流分析两极接地 如图所示，馈线n出现了正负对地同阻值的绝缘故障，即图中 =，系统对地电压 则 B，C处所测的电流值均为0。因此馈线中同支路出现在正负对地同时绝缘下降的情况下，纯漏电流检测模式无法准确计算出馈线对地正负绝缘阻值。需采用乒乓原理进行同馈线正负同时对地绝缘下降故障。传感器所测电源为

24、RRVV56II 56II 6IRR广州优维电子科技有限公司馈线绝缘故障漏电流分析两极接地o向正极施加一信号源，分别记录正负极对地电压 ，记录B处传感器的漏电流 则o向正极施加一信号源，分别记录正负极对地电压 ，记录B处传感器的漏电流 则o根据上2式可计算出11,VV1bI111bIRVRV222bIRVRV22,VV2bI12212121VIVIVVVVRbb12212121VIVIVVVVRbb广州优维电子科技有限公司直流系统寄生回路（环路）特征分析 双回路供电支路即环路，在直流系统中是一种普遍存在现象，部分环路系统是为了保障重要回路供电安全而引入，我们称之为正常环路；也有部分环路为进行系

25、统改造时不规范的接线引起，我们称之为非正常环路。采用传统的单一支路“泄露电流法”的监测模式的监测装置，不管是正常环路还是非正常环路，都将直接导致绝缘监测系统的误判。广州优维电子科技有限公司直流系统寄生回路（环路）特征分析广州优维电子科技有限公司降压单元就是降压稳压设备，是合母电压输入降压单元，降压单元再输出到控母，调节控母电压在设定范围内（110V或220V）。不过目前无级降压斩波技术还不是很成熟常发生故障，所以还是降压硅链使用效广泛。由于寄生回路中的正负极漏电流和并不为零，且变化变不规则，因此会为直接接地故障定为带来干扰。蓝色：正极对地电压变化曲线广州优维电子科技有限公司通常，如果某一带有负

26、载的支路为寄生回路，其正负电流大小矢量和不为零，而正常回路则为零。配电单元主要是直流屏中为实现交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等功能所使用的器件如电源线、接线端子、交流断路器、直流断路器、接触器、防雷器、分流器、熔断器、转换开关、按钮开关、指示灯以及电流、电压表等等。直流系统寄生回路（环路）特征分析如果Rn很小时，负对地直流电压Ubn接近于Udc,负对地交流电压Ubn接近于Uac。广州优维电子科技有限公司广州优维电子科技有限公司接地阻值与系统电压偏差关系分析广州优维电子科技有限公司直流系统构成降压单元不过目前无级降压斩波技术还不是很成熟常发生故障，所以还是降压硅链使用效广泛。广州优维电子

27、科技有限公司广州优维电子科技有限公司直流系统交流串电故障分析 直流系统中的交流串电故障是指交流电中的相线直接或间接与直流系统的正极或负极相连的情况。直流系统中发生交流串电故障通常由以下两种原因引起维护人员的误操作；直流系统中含有交流供电的设备出现故障导致交流串电。单相交流电由相线L与零线N组成，零线始终和大地是等电位的，即与直流系统中的地是等电位的。交流电L与N之间的电压波形为广州优维电子科技有限公司直流系统交流串电故障分析 直流系统中发生交流串电故障即使没有两点接地也会造成保护的误动作，在直流系统中，线缆对地均存在一定的分布电容，如果直流系统中串入交流电源，该交流电可通过分布电容进入合闸回路

28、，如果分布电容较大，串入的交流接地内阻又小，即会造成保护动作。广州优维电子科技有限公司直流系统交流串电故障分析 如下图示，图中C1、C2分别为跳闸回路电缆的对地等效分布电容，C3为跳闸回路电缆之间的等效分布电容，C4为两条直流母线间的等效分布电容，K1为网控开关跳闸触点，K2为单元控制室开关跳闸触点，TJR为跳闸继电器线圈，AC为串入直流系统的等效交流电源。在正常情况下，直流系统中不存在交流电源AC，网控跳闸触点闭合或单元控制室触点闭合，则跳闸继电器动作，跳闸命令发出。在交流串入直流系统的故障情况下，如果跳闸回路电缆的长度较大、跳闸继电器的动作功率较小，交流电源经电缆对地分布电容C1、C2，使

29、跳闸继电器动作。广州优维电子科技有限公司直流系统交流串电故障分析 交流串电电压与串电内阻之间的关系交流串电电压与串电内阻之间的关系 设直流系统的电压等级为设直流系统的电压等级为Udc,直流系统平衡桥电阻大小为直流系统平衡桥电阻大小为Rp,串入串入直流系统的交流电压的有效值为直流系统的交流电压的有效值为Uac，内阻为，内阻为Rn（变压器线圈内（变压器线圈内阻）。则交流串入直流的等效电路示意图如下阻）。则交流串入直流的等效电路示意图如下RpRpDCACRnANB上图中A点为正母线，B点为负母线，N点为地点。以直流通路进行分析，直流系统表现出正对地为Rn的接地故障大小，正对地直流电压为：Uan=Ud

30、c*(Rp/Rn /(Rp/Rn +Rp).1广州优维电子科技有限公司直流系统交流串电故障分析以交流通路分析Uan=UacUac*(Rn/(Rn+Rp/2)Uac(Rp/(2Rn+Rp)2Uan处的电压波形为Uan 根据上述1式与2式分析可知，在Udc与Uac一定的情况下，当串接电阻Rn越小，对于直流通路反映出的接地故障越明显，对于交流通路对地交流电压越大。如果Rn很小时，负对地直流电压Ubn接近于Udc,负对地交流电压Ubn接近于Uac。广州优维电子科技有限公司直流系统交流串电电压采样 直流中的交流分量提取流程图如下隔直滤波分压真有效值提取采样系统 真有效值提取电路可以准确的将交流电压转换成

31、直流电平。采样系统完成每秒10000次的采样平均后，将采样数据送给处理器分析，处理器根据计算结果显示在人机界面并声光报警。交流串电监测系统除了准确的采集交流电压之外，直流电压的准确测量也非常重要。隔直滤波分压真有效值提取采样系统广州优维电子科技有限公司直流系统交流串电电压采样 对直流电压的采集通常都是平均电压法，一旦直流系统中串入了交流分量，直流电压采样偏差很大，从而造成接地阻抗测量不准，导致误报或不报。根据上述交流串电电压与串电内阻之间的关系分析可知，如果正极发生了严重的交流串电故障导致正极直流对地电压接近于0V，对地交流电压约为Uac,由于此时Uac值很大，其正半波被采样平均，因此直流电压

32、依然很高。处理方法 在交流串电故障监测系统的直流采样中采用了多阶滤波及电压偏置法来保证交流串电时直流电压采样的准确性。实现原理框图如下 直流分压二阶滤波直流偏置采样系统还原采样广州优维电子科技有限公司直流系统交流串电馈线选线 当直流系统发生交流串电故障后，交流串电回路表现出了明显的接地故障。交流串电故障监测系统在每条被测馈线上装有一高精度直流电流传感器，直流漏电流传感器对交流信号有很好的过滤作用。交流串电后馈线直流漏电流特征与馈线直流接地故障相似，分析检测过程可参考直流接地馈线漏电流特征。广州优维电子科技有限公司直流互串故障分析直流系统馈电网络简介直流系统馈电网络简介 直流系统馈电网络有辐射供

33、电和环形供电两种供电方式。直流系统馈电网络有辐射供电和环形供电两种供电方式。为了提高直流馈电的可靠性，一般采用辐射供电方式。为了提高直流馈电的可靠性，一般采用辐射供电方式。辐射供电网络是以电源点即直流柜上的直流母线为中心，辐射供电网络是以电源点即直流柜上的直流母线为中心，直接向各用电负荷供电的一种方式。辐射供电方式具有以下优直接向各用电负荷供电的一种方式。辐射供电方式具有以下优点点（1）减少了干扰源（主要是感应耦合和电容耦合）；减少了干扰源（主要是感应耦合和电容耦合）；（2）一个设备或系统由一个设备或系统由12条馈线直接供电，当设备检修或调条馈线直接供电，当设备检修或调 试时，可方便的退出，不

34、致影响其他设备；试时，可方便的退出，不致影响其他设备；（3）便于寻找接地故障点；便于寻找接地故障点；（4）对于用电设备而言，电缆的长度较短，压降较少。对于用电设备而言，电缆的长度较短，压降较少。广州优维电子科技有限公司直流互串故障分析 直流系统环网故障，是指2套分开运行的直流电源之间存在1点或1点以上的电气连接。其连接方式可能为直接连接或通过电阻连接，有的正极之间连接，有的负极之间连接，有的则正极与负极连接等。根据反措的要求，“220KV及以上变电站应安装双套直流系统，正常应开环运行”。但由于变电站施工改造，设备大修，人员误操作等因素，有可能发生将两套直流系统误合环的现象。由于合环前后的电压状

35、态量没有变化，导致目前站内安装的直流监视装置不能对合环报警。但两套直流系统合环的危害性是显而易见的，主要包括（1）接地故障告警灵敏度下降和保护误动机会增加；（2）引起两套直流系统同时接地故障告警：一段正极接地，另一段负极接地；（3）造成该负荷“失压“，即没有工作电源，可能引起相关设备的拒动；（4）缩短蓄电池使用寿命；（5）引起直流系统火灾等。广州优维电子科技有限公司直流互串故障分析 关于两套独立供电的直流系统其接线与供电有多种方式，不正常的接线及设备故障都可能造成非正常的环网故障，给直流系统带来严重安全隐患。在没有相应查找设备的情况下，通常都要等到故障已经很明显的暴露出来才对其进行处理，处理过

36、程如下 a 详细分析该系统的接线方式 错误的接线方式可以导致这种故障的产生，我们可以对两段母线的供电负载及连接情况做详细的分析，找出可能存在的故障点，并排除。b 详细计算该系统两段母线各极对地绝缘电组 可以通过多次实验，并记录相关数据，用相应的设备进行测量，计算，得出该系统中两段母线各极对地绝缘电阻，分析其是否属于正常范围之内。c 改装符合要求的直流系统在线绝缘监测装置 可靠的直流系统在线绝缘监察装置不仅可以为系统提供合适的平衡电桥，更能使系统的绝缘监察得到保障。按照上述排查方法，往往需要花费很长时间来进行计算，分析，并且需要大量的现场经验做为基础，大大降低了故障排查效率，增大了系统故障运行时

37、间，降低了直流系统的安全系数。广州优维电子科技有限公司直流互串故障特征分析两段电源直流系统正常运行时，其等效电路如下在这种情况下，第一段母线正对地电压为：R2两端电压第二段母线正对地电压为：R3两端电压 由上述分析可知：对于一个满足正常模型要求的系统，由于两段母线电压与各绝缘电阻并不完全相等，因此，U1+与U2+完全独立。广州优维电子科技有限公司直流互串故障特征分析两段电源直流系统同极环运行时，其等效电路如下 在该等效模型中，我们可以建立V1+与V2+之间的电压对应关系，在该模型中，当R5与R6阻值越小时，V2+将随着V1+的变化趋势越明显。广州优维电子科技有限公司直流互串故障特征分析两段电源

38、直流系统异极环运行时，其等效电路如下 同样，在该等效模型中，我们可以建立V1+与V2+之间的电压对应关系，在该模型中，当R5阻值越小时，V2+将随着V1+的变化趋势越明显。广州优维电子科技有限公司直流互串故障查找 由上述关于两套直流电源故障环的特点分析可知，当两套直流电源出现故障环之后，其两段直流电源对地电压呈现了线性的电压变化趋势，即通过对两段直流电源的电压变化曲线进行分析，与上述数学模型进行匹配，即可准确的判断出两段电源是否出现环路故障。广州优维电子科技有限公司直流绝缘故障定位基本方法o 馈线电流绝对值法o 馈线电流差值法广州优维电子科技有限公司馈线电流绝对值法不启用检测桥E和F高精度直流

39、电流钳形表馈线1馈线2馈线n0mA0mA2mA馈线n存在接地故障广州优维电子科技有限公司馈线电流差值法启动检测桥E和F 馈线电流波形监测馈线1馈线2馈线n馈线n存在接地故障广州优维电子科技有限公司电流绝对值法与电流差值法对比绝对值法绝对值法差值法差值法是否启动检测桥*馈线单极接地同一馈线两极接地*测单根线或一组正负线*广州优维电子科技有限公司智能检测桥的应用广州优维电子科技有限公司传统检测桥投切智能检测桥投切智能检测桥的特点广州优维电子科技有限公司 智能限幅，将检测时引起的电压波动限定在一定范围内；具备单边检测桥，双边检测桥模式，优先负极检测桥，不会因为检测桥的投入造成负极对地电压达到中间继电

40、器的动作电压。常见直流故障处理方法o 单极接地故障的查找o 两极接地故障的查找o 多点绝缘下降的查找o 蓄电池回路接地查找o 寄生回路的查找方法o 交流窜电故障的查找o 直流互窜故障的查找广州优维电子科技有限公司单极接地故障的查找 单极接地故障是指直流系统中的正极或负出现了接地故障，可以采用电流绝对值法或电流差值法进行检测。右图所示为一个常开触点监测线缆故障引起的单点接地故障。广州优维电子科技有限公司两极接地故障的查找 两极接地故障是指直流系统中的正极和负极均出现了接地故障。两极接地故障的类型 两极同支路平衡接地和不平衡接地，两极不同支路平衡接地和不平衡接地。对于平衡接地，系统对地电压不发生变

41、化，通常需要人工启动绝缘监测装置或接地查找设备的检测桥来进行检测。广州优维电子科技有限公司多点绝缘下降的查找 对于多点绝缘下降的查找，通常先处理绝缘较差的回路，再处理绝缘相对较好的回路。回路A回路RaRb 如图所示，假设回路A负对地绝缘电阻为50K，回路B对地绝缘电阻为200K，设检测桥启动后在Ra 与 Rb处产生的电流幅值和为0.5mA,由于分流与电阻值成反比，Ra处的电流幅值0.4mA,Rb处的电流幅值为0.1mA。广州优维电子科技有限公司多点绝缘下降的查找 如右图所示，E为直流馈线屏引出至保护屏的一根负极总线到保护屏，检测以该线有接地故障，经查找，其分为a,b,c,d 等若干线由埋地线缆

42、F连接到户外就地，a,b,c,d等均存在不同存度的绝缘下降，而在线缆F后侧就地检测无故障。a 处故障最为明显，断开a后，对电压只有轻微变化，且a线缆仍有电压，为什么？埋地线缆abcdFE广州优维电子科技有限公司蓄电池回路接地查找 因为蓄电池属于供电单元，蓄电池回路发生接地故障往往难以查找。但由于直流系统正常运行时，蓄电池回路处于浮充状态，其相对于充电模块来说还是属于负荷侧,因此可以以和普通负荷相同的查找方式进行查找。如若确定了蓄电池回路发生接地故障，还需要进一步确定接地故障发生哪节蓄电池。广州优维电子科技有限公司蓄电池回路接地类型o 电池本身接地故障o 与蓄电池相连的外部设备发生的接地故障广州

43、优维电子科技有限公司漏电流计算法故障电池节数CT1BT1BT2BT3BTnRx 如上图示，第n节电池的正极发生了阻值大小为Rx的接地故障，通过启动检测桥，同时分析CT1上电流的变化情况可以计算出BTn处的接地电阻及电池节数。广州优维电子科技有限公司逐一查找法实现故障电池定位BTnRx1.先对所所有电池进行检查，判断故障是发生在蓄电池上还是外部设备上，如果是蓄电池上则需对故障蓄电池进行处理。2.如果蓄电池本身并没有明显的故障现象，需对蓄电池引出线的电流进行逐一检测。到设备到设备广州优维电子科技有限公司寄生回路及其接地故障查找寄生回路的特点 互为寄生回路的两个支路在任意时刻电流大小相等，方向相反。

44、通常，如果某一带有负载的支路为寄生回路，其正负电流大小矢量和不为零，而正常回路则为零。因此可以通过正负电流矢量和或电流变化波形匹配来实现寄生回路的查找与配对。广州优维电子科技有限公司寄生回路的配对 如上图示，支路A和支路B通过CD形成了寄生回路，如果A处的电流为50mA,则B处的电流为+50mA。依此特征可以判断出馈线屏后的寄生回路支路A支路BABCDEF广州优维电子科技有限公司寄生回路的查找 通过漏电流监测可对馈线屏后的寄生回路进行配对，但要查找出寄生回路的环点还需通过电流波形匹配进一步判断。支路A的正极线到保护屏经端子后引出了CE的连接线，支路B的正极线到保护屏经端子后引出了DF的连接线。

45、通过对，CE，DF处的电流波形进行分析可查找出寄生回路的故障点。支路A支路BABCDEF广州优维电子科技有限公司寄生回路接地故障的查找 寄生回路的接地故障查找相较正常回路的查找更为困难，因为寄生回路本生存在不规则的电流变化特征。如果寄生回路的干扰电流较小，在A，B,C，D，E各处进行查找，根据电流波形和方向指示可以快速实现故障。支路A支路BABCDRxE广州优维电子科技有限公司寄生回路及其接地故障查找 如果寄生回路干扰较大，可以通过调整检测桥大小，或改变检测桥投入的频率等方式进行多次判断。正常回路故障波形和寄生回路接地故障波形比对调幅后调频后广州优维电子科技有限公司交流窜电故障的查找特征分析系

46、统特征 交流特征：对地可检测到交流电压直流特征：窜入一极表现有接地故障支路特征表现出直流接地故障特征，按正常接地故障查找即可 广州优维电子科技有限公司交流窜电故障的定位 当系统发生交流窜电故障后，可监测到系统对地交流电压，即交流窜入直流电阻，可通过支路电流波形实现交流窜入故障点的定位。支路AAC广州优维电子科技有限公司直流互窜故障的查找特征分析正极与正极互窜：两段母线正极对地电压相等负极与负极互窜：两段母线正极对地电压相等正负极互窜：两段母线正极对地电压相等 两段母线正极对地电压相等 两段母线正负电压相等异极互窜：如果第一段负与第二段正串联，第一段正与第二段负电压 接近第一二段系统电压之和 如

47、果第一段正与第二段负串联，第二段正与第一段负电压接近第一二段系统电压之和 广州优维电子科技有限公司直流互窜故障的查找 系统分析仪与被测两段直流母线相连，向其中一段母线对地施加低频小信号源，比较两段母线电压变化波形，通过电压变化关系判断系统是否存在环网故障或绝缘故障，如果存在环网故障或绝缘故障，则持续对地施加低频小信号源，以供支路探测仪实现环网故障点的定位。当两段支路存在环网故障时，可使用探测仪和电流钳表对可能存在环网故障的支路进行逐一检测，根据控测仪显示波形和方向最终实现环网故障点的查找。直流互串检测原理图如图示：广州优维电子科技有限公司直流接地故障查找中的干扰源 寄生回路 广州优维电子科技有

48、限公司分布电容 寄生回路对直流接地查找的影响通过寄生回路直流漏电流特征对寄生回路进行配对；广州优维电子科技有限公司由于寄生回路中的正负极漏电流和并不为零，且变化变不规则，因此会为直接接地故障定为带来干扰。改变投切桥的频率和大小对寄生回路电流波形进行分析，排查寄生回路接地故障分布电容对直流接地查找的影响系统分布电容对直流接地故障查找的影响 当直流系统中存在分布电容时，检测桥启动后，由于分布电容的作用，电压波形会发生变化。无分布电容时50uF分布电容时500uF分布电容时50uF分布电容时提高切桥周期广州优维电子科技有限公司分布电容对直流接地查找的影响分析 如果系统分布电容很小，切桥时对地电压会发

49、生突变。如果系统存在较大分布电容，切桥时对地电压会有一个变化过程，最终达到稳定状态，电容越大，建立稳定时间越长。如果系统分布电容较大，以切桥后未达稳定状态的电压值来计算接地阻值会存在误差。根据切桥后电压的变化曲线可以计算出系统 对地分布电容。广州优维电子科技有限公司分布电容对直流接地查找的影响支路分布电容对直流接地故障查找的影响 对其中一条支路进行检测地，检测桥启动后，由于分布电容的作用，电流波形会发生变化。无分布电容接地电流波形系统50uF分布电容时接地回路电流波形广州优维电子科技有限公司分布电容对直流接地查找的影响支路分布电容对直流接地故障查找的影响支路分布电容电流波形支路分布电容电流波形

50、广州优维电子科技有限公司分布电容对直流接地查找的影响 同步移相法来区分对地分布电容或对地接地电阻.检测桥电流变化曲线与对地电压变化曲线之间的关系检测信号与对地电压变化之间的关系广州优维电子科技有限公司绿色：负极对地检测桥电流变化曲线蓝色：正极对地电压变化曲线无电容或电容很小情况下有电容情况下分布电容对直流接地查找的影响 同步移相法来区分对地分布电容或对地接地电阻.电容回路与电阻回路电流变化图示广州优维电子科技有限公司系统信息电阻接地支路分布电容支路分布电容对直流接地查找的影响 分析 系统启用检测桥时，无论是接地回路或是有一定分布电容的回路进行电流检测，均会有电流变化波形 使用直流漏电流原理检测