直流注入式绝缘监测装置的应用及改进

1、直流注入式绝缘监测装置的应用及改进台山核电合营有限公司529228摘要：木文从直流注入式绝缘监测装置的原理入手，针对发电厂10kv中性 点不接地配电系统，采用直流注入式绝缘监测装置在实际应用中存在的问题，进 行了深入分析，提出了对应的改进措施，通过现场试验，取得良好效果，提高了 发电厂10kv配电系统的安全稳定运行水平。关键词：绝缘监测，直流注入式，中性点不接地，灵敏the application and improvement of dc injection monitoring devicessummary： this article introduce the principle of

2、direct current injection which used in insulation monitoring device in 10 kv isolated neutral system, and the existing problems in the practical applicati on .through deep an alysis and testing, improve that the modification for improvement is conducive to the safe and stable operation of 10kv distr

3、ibution.key word： insulation monitoring, dc injection, isolated neutral, sensitively0引言lokv中压系统故障，多数是因为设备绝缘降低引起，因此继电保护技 术管理规程明确要求在电厂和变电所母线上应装设单相接地监视装置。传统的监 视装置通过测量三相电压来反应零序电压的变化，动作于信号。直流注入式绝缘 监测装置则是测量中压系统设备的绝缘电阻，从装置的实现原理分析，直流注入 式绝缘监测装置能更好的反应系统的绝缘水平。1直流注入式绝缘监测的原理1.1绝缘监测基木原理依据欧姆定律r=u/i,通过绝缘监测装置(repu)在

4、中压系统上加入36v 直流电压，测量该电压u在中压系统中产生的直流电流i,计算并显示系统的绝缘 电阻ro当电阻值小于整定值时，该装置将发告警型号也可发跳闸信号。如图1-1 所示直流发生器通过1、2两点，将36v电压加入中压系统，比较器实 现电阻的测量计算，当测量值小于葩吋（r<）,继电器b动作于告警；当测 量值小于r2（r<<）吋继电器a动作于跳闸。1.2绝缘监测装置的安装方式与实现原理10kv不接地系统，通常采用yy和开口三角型电压互感器（pt）来检测 母线的线电压和零序电压，鉴于此，将监测装置安装于电压互感器一次侧中性点 处，通过外加36v直流电源

5、，注入直流检测量，实现中压系统的绝缘监测。接线 方式如图1-2所示,装置的2号端子与互感器中性点连接，装置的1号端子接地； 装置定时将直流信号从pt次侧中性点注入中压系统设备（互感器、母线、开 关、电缆、变压器、电机等），正常情况下，中压系统设备绝缘良好无接地故障 点，此时装置检测到注入的直流电流i极小接近于0,绝缘电阻r极大（通常大 于几个兆欧）；当中压系统设备的绝缘降低，此时绝缘监测装置监测到的直流电 流有所增大，当绝缘电阻降低到一定程度，检测到电阻小于某一值吋（通常小于 200kω）时，此时装置将发出告警信号以便运行人员检查处理。2存在的问题2.1 lgl母线pt 次

6、侧中性点直接接地，装置告警。电厂中压供电系统如图3-1所示,10kv厂用电有变压器ant/ast供电， ant/ast失电后，应急柴油机edg自动起动。在中压柜整体调试过程中，发现 lga母线pt1处绝缘监视装置ml告警，经检查系lgl母线pt2中性点直接接地, 形成直流冋路 m1→ptl→lga→kl→k2→lgl→pt2→地， 导致绝缘监视装置-、二段均告警。经与调试人员探讨，认为pt2次侧中性点 直接接地是误告警的直接原因。2.2两套绝缘监视装置并列运行，装置告警

7、。如图2j所示，厂用电lha中压柜属于核岛中压系统，设计方在该系统 pt3柜加装绝缘监视装置，在审查设计文件的过程中发现，开关k3、k4闭合吋， ml、m2装置将会告警。经分析m 1?pt1?lga?k3?k4?pt3?m2构成直流冋路，它 是两个直流系统反向串联，经过大地构成一个完整的直流电流冋路，简图如下:r1ml分压电阻r2m2分压电阻j1ml信号继电器j2m2信号继电器e1-ml直流发生器注入电压e2m2直流发生器注入电压rl联络线电阻原因分析：在理论上，绝缘监测装置测得的电流为:l=ze/r∑= | e1-e2 | / (r1+r2+rl), mis m2同时注入直流

8、电压信号,且e1=e2,此时测得电流1= | e1-e2i / (r1+r2+rl)二0,此时系统的绝缘电阻为&infin；o然而，实际上电流i的大小受各种因素的影响，其中/e的变化是主要 因素。现定义一个影响 zie 的因子ρx=ρl·ρ2·ρ3其中：ρl为36v直流电压波动影响因子。ρ2为控制命令输出继电器的输出吋限不同步影响因子。ρ3为绝缘电阻比较计算单元计算精度影响因子。因此 l=ze / r∑= | &am

9、p;rho;xlel-ρx2e2 | / r∑绝缘监察装置直流注入单元d的直流持续注入吋间为5s, ml、m2的直流注入吋序图为el> e2o假设ml, m2在注入时间上存在时间不同步，存在时间差/t,在/ t≥150ms（装置告警返冋时间），则/ e的大小接近e1或e2且每周期出现两次， 因此该ze将使绝缘测量装置频繁闪灯误报警。此外，36v直流注入电压波动不稳定也是产生误告警的主要原因。3 改进措施3.1 pt次侧中性点加装隔直电容如图所示，pt2中性点直接接地，直流冋路m1→ptl→lga&r

10、arr;kl→k2→lgl→pt2→地，形成闭环，产生 告警。处理措施：利用电容的“通交流，阻直流”的特性，在pt中性点处串 入电容使直流冋路 m1→ptl→lga→k：l→k2→lgl→pt2→ 地 开环，避免设备绝缘良好情况下的误报警。电容参数的选择：2μf/1000v,即电容人小为2μf,承受电压looovo 中性点不接地系统，发生单相接地，当接地电容电流大于1oa

11、u寸，将产 生间歇性弧光接地谐振过电压，健全相过电压的倍数可达2.5至3.5倍的相电压 峰值，下面计算pt 次侧中性点处电容承受的电压un.max如图ea, eb, ec为系统电源电压；ua,ub,uc为pt次侧 a,b,c相电压。系统c相发生了单相接地故障，在最不利情况下，健全相a,b相的电压 变为：ua.max=3.5ua=3.5×10÷1.732二20.2 kvub.max=3.5ub=3.5×10÷：1.732二20.2 kv经查电压互感器jdzx17-10r试验报告可知，互感器一次侧单相电阻为r=16

12、10&omega；/一次绕组电抗xl=2.489m&0mega;,(额定电压)xl=1.893mω,(1.9 倍额定电压)根据图4j可得以下方程：xc*(ua.max-un.max)/ (ra+xla) +(ub.max-un.max)/(rb+ xlb)= un.max 将 xc=l / ωc=1592.36ω, ra=rb=1.61×103ω, xla=xlb=1.89×106ω, ua.max=ub.max=20.2 kv 代入上式解

13、之，un.max=27.12v<1000v因此所选的电容参数2&mu;f,1000v满足要求。3.2增加开关位置闭锁环节鉴于repu绝缘监视装置先进原理及高灵敏度，当系统lga/lgl/lha由 ant/ast供电时，开关k3、k4闭合,ml的监视范围覆盖全部中压范围lga/lgl/lha 口涵盖m2的监视范围。因此用k4开关的位置闭接点与m2端子3、4连接闭锁 m2装置，避免出现误告警状况；当lha由edg单独供电吋，开关k3、k4断开， m2(repu)投入运行，可监视lha系统。具体的措施如下图32所示：4结论通过对直流注入式绝缘检测冋路设计的改进，直流注入式原理的先进性 得到充分的体现。首先，该装置能够实吋检测中压系统的绝缘变化且实吋显示，便于运行 人员检查、监视。其次，电压互感器一次侧中性点加装隔直电容，增加了网络的电容，可 以有效地破坏谐振条件，降低了系统发生低频、半频、工频谐振过电压的几率, 很好的保护了电气设备。最后，当系统绝缘降低至200k&0mega;吋，装置能够灵敏告警，灵敏度 远高于pt开口三角处零序电压告警。总之，注入式绝缘监测装置原理先进，设计巧妙，通过设计改进，能够很好地实现全厂中压电气设备绝缘性能的检测。参考文献1卓乐友，董柏林电力工程电气设计手册电气二次部分m北京.中国电力出 版社，20