Page 46 - 电力与能源2022年第二期

1 4 6 吕大青, 等: 电力系统二次设备板卡插件绝缘检测技术

对二次板卡的绝缘检验手段还是空白, 很难对其
1 弱电二次系统绝缘检测必要性
绝缘 健 康 水 平 进 行 评 估。 如 网 口 电 缆、 232 、
1.1 强电直流系统接地隐患 RS-485 等通信电缆、 3~24V 弱电控制电源等, 这
发电厂变电站直流系统设备多、 回路复杂, 在 些回路如果异常接地, 当系统出现接地故障后, 一
长期运行过程中会由于环境的改变、 气候的变化、 次系统的接地电流将会严重干扰这些回路, 从而
电缆以及接头的老化、 设备本身问题等, 不可避免 引发严重事故。
的发生直流接地, 即直流系统对地绝缘不足。特 现有技术仅能对强电信号电缆, 如 110V 直
别是在发电厂、 变电站建设施工或扩建过程中, 由 流等进行绝缘测量与监控, 对于二次板卡插件的
于施工及安装的种种问题, 难以避免地会遗留电 弱电回路的异常接地检测, 还完全是盲区。这些

力系统故障的隐患, 直流系统更是一个薄弱环节。 问题日常发现较为困难, 因此必须研发合适的检
投运 时 间 越 长 的 系 统, 接 地 故 障 发 生 的 概 率 越 测设备, 供现场运维检修人员能将既高效又安全
大 [ 4-6 ] 。由于直流系统网络连接比较复杂, 其接地 地查找二次板卡中可能存在的隐患。
情况归纳起来有以下几种: 按接地极性分为正接 2 弱电二次系统绝缘检测方案
地和负接地; 按接地种类可分为直接接地( 亦称金 变电站中多采用直流系统监测仪监测直流系
属接地或全接地) 和间接接地( 亦称非金属接地或 统的绝缘值, 以期解决二次回路绝缘问题, 其主要
半接地); 按接地的情况可分为单点接地、 多点接 原理是外加一对平衡桥, 通过监测并分析平衡桥
地、 环路接地、 绝缘降低和交流半接地。 电阻的电压波动情况, 实现绝缘报警, 并通过切换
( 1 ) 正接地可能导致断路器误跳闸。由于断 平衡桥和不平衡桥计算系统对地电阻。然而因无
路器跳闸线圈均接负极电源, 故当发生正接地时 法具体定位二次回路故障点, 无法满足日常要求,
可能导致断路器的跳闸, 如接地后另一点也接地, 结合变电站日常定检工作检测二次回路的绝缘性
相当于两点通过大地连接起来, 中间继电器 KM 仍尤为重要。
必然动作造成断路器的跳闸。 目前的常用方法是首先采用摇表法检测大类
( 2 ) 负接地可能导致断路器的拒跳闸。当两 二次回路绝缘, 然后逐一拆线, 最终定位具体故障
点通过大地连通后, 将中间继电器 KM 短接, 此 点。因此, 二次回路必须通过摇表检测绝缘, 而二
时如果系统发生事故, 保护动作, 由于中间继电器 次板卡插件的弱电信号回路或电源, 要使用摇表
KM 被短接, KM 不动作, 断路器便不会跳开, 即 存在较大风险。这是因为这些回路耐压极低, 使
产生拒动, 从而使事故越级扩大。 用摇表很容易将板卡打坏, 这就使得这些板卡面
直流系统如果仅仅是一点接地, 由于没有形 临一些高阻接地、 外来干扰等隐患很难定位, 本文
成接地回路, 因此对二次回路不会造成事故, 但容 提出了一种利用电容器充放电效应设计的低电压
易使动作电压较低的继电器动作, 还容易使断路 绝缘检测电路。
器偷跳; 如果有两点接地, 可能造成直流系统短 对于低电压下高电阻的检测, 利用电容器放
路, 使直流系统空开跳开或直流熔丝熔断, 使直流 电过程, 通过充满电的电容器对被测设备的绝缘
电源中断供电, 造成继电保护、 信号、 自动装置的 电阻放电, 随着放电时间的延长, 通过检测一定时
不正确动作, 就可能发生断路器误动或拒动。可 间内电容器的残余电压, 就能直观计算出被测设
以断定, 直流系统的接地故障造成断路器可能发 备的绝缘电阻。电容器在放电t 时刻的电压为
生误跳或拒跳的事故隐患, 应立即排除。 V t 初始时刻充满电电压为U , 则根据下式
,
1.2 弱电系统直流绝缘下降隐患 V t =Uex p - t / RC ) ( 1 )
(
随着微机保护的普及, 以及变电站智能化的 一般将充电电压控制在10V 左右, 就可以在
推进, 很多控制保护系统的异常, 来自于板卡插件 运行二次系统中避免打坏设备的风险, 实现弱电
的干扰, 而这些干扰的源头, 基本就是接地绝缘的 回路的绝缘检测。
问题。板卡插件有些与大地完全绝缘, 有些要求
一点接地, 然而直到目前, 相较于对现有直流绝缘 3 绝缘检测电路设计
检测的手段: 电桥法、 注入法、 漏电流检测法等, 针 绝缘检测装置电路结构如图 1 所示。绝缘检