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《电工技术》期刊精选——变电站直流电源回路对地电压表现分析

 主动and平和 2017-09-26

变电站直流电源回路对地电压表现分析
    武志松
    (北京市电力公司变电公司,北京100054)

    [摘要] 变电站直流电源回路通常包括充电机、蓄电池、导线、空开、绝缘监察装置、负荷回路等设备,本文对变电站的直流电源回路进行了提炼,将以上装置绘制成电路图,并结合实际在电路图上分析了直流系统在正常运行、断开绝缘监察装置接地、系统绝缘降低、直流接地、直流混现等情况下的直流系统对地电压表现,从而进一步了解直流系统,达到对直流系统以上运行情况进行正确分析和处理的目的。

    关键词 直流;电源;电压

    0 引言

    变电站直流系统在变电站内具有十分重要的地位,变电站的直流系统承担着控制、保护、自动装置、信号、事故照明等重要站用负荷不间断供电的任务,是变电站不可或缺的重要设备,其稳定性、可靠性对于保证电力系统的安全稳定运行有着举足轻重的作用,一旦发生故障将会影响到继电保护的正常工作、断路器的分合操作和隔离开关的控制,从而影响到变电站的安全稳定运行,因此直流系统运行和维护一直以来都是变电运行人员的重要工作之一。

    做好直流电源回路的分析是做好直流系统运行维护工作的基础,做好直流电源回路分析的基础是绘制正确的电路图,通常变电站直流电源回路包括充电机、蓄电池、导线、空开、绝缘监察装置、负荷回路等设备,且接线复杂,为了让回路分析更直观,所以需要对电源回路进行提炼,绘制出正确精简的回路图。

    1 单套220V直流系统电源回路对地电压表现分析

    通过对直流电源设备及回路的分析,单套直流系统电源回路如图1所示。

    U—充电装置、电池组的合并表示E—绝缘监察装置的接地及正负极绝缘电阻的地K—信号继电器
    R+—正极对地绝缘电阻R-—负极对地绝缘电阻
    R1—绝缘监察装置电桥正极电阻R2—绝缘监察装置电桥负极电阻
    图1单套直流系统电源回路

    说明:为了便于分析,在此处对空开、保险、负荷回路等未画入,在分析需要时再画入;由于信号继电器K在分析过程中意义不大,所以在后边的回路分析会被忽略。

    (1)正常运行方式下对地电压如图2所示。在正常运行方式下(指没有直流接地、短路、绝缘严重降低等情况),电路平衡,使用高内阻电压表进行测量,正极对地电压U+为+110V,负极对地电压U-为-110V。

    图2正常运行方式下对地电压

    (2)断开绝缘监察装置接地方式下对地电压如图3所示。在断开直流绝缘监察装置的接地后,由于R+、R-很大,使用高内阻电压表进行测量,造成正极对地电压U+为接近0V,负极对地电压U-为接近0V。值得一提的是,若直流系统对地绝缘下降,在使用高内阻电压表进行测量时,则表现为:两极的对地电压都较高,且在投入直流绝缘监察装置的接地后,绝缘监察装置不发“直流接地”信号。

    图3断开绝缘监察装置接地方式下对地电压

    (3)直流接地方式下对地电压如图4所示。当正极发生直接接地后,R+和R1被短接,使用高内阻电压表进行测量,造成正极对地电压U+为接近0V,负极对地电压U-为接近-220V。反之,若负极发生直接接地后,R-和R2被短接,使用高内阻电压表进行测量,造成正极对地电压U+为接近+220V,负极对地电压U-为接近0V。

    值得一提的是,直流系统发生一极直接接地后,若断开直流绝缘监察装置的接地进行测量,以上对地电压基本不变。

    图4直流接地方式下对地电压

    2 双套220V直流系统电源回路对地电压表现分析

    双套220V直流系统电源回路如图5所示。双套直流系统的电路图在两个单套直流系统的电路图的基础上通过联络开关Q联系到一起,正常运行时,联络开关Q在断开位置,两套直流系统独立运行。

    UⅠ、UⅡ—Ⅰ、Ⅱ套充电装置、电池组的合并表示E—绝缘监察装置的接地及正负极绝缘电阻的地
    KⅠ、KⅡ—Ⅰ、Ⅱ套信号继电器Q—直流系统联络开关
    RⅠ+、RⅡ+—Ⅰ、Ⅱ套正极对地绝缘电阻RⅠ-、RⅡ-—Ⅰ、Ⅱ套负极对地绝缘电阻
    RⅠ1、RⅡ1—Ⅰ、Ⅱ套绝缘监察装置电桥正极电阻RⅠ2、RⅡ2—Ⅰ、Ⅱ套绝缘监察装置电桥负极电阻
    图5双套220V直流系统电源回路

    说明:为了便于分析,在此处对空开、保险、负荷回路等未画入,在分析需要时再画入;在直流系统对地绝缘良好的情况下,由于信号继电器和正、负极对地绝缘电阻在分析过程中意义不大,若非特殊需要在后边的回路分析会被忽略。

    2.1联络开关断开方式下对地电压

    为保证直流系统的可靠性,两套直流系统在正常运行方式下独立运行(联络开关Q在断开位置),所以正常运行方式(指没有直流接地、短路、绝缘严重降低等情况)、断开绝缘监察装置接地方式、直流接地方式几种情况下直流系统正负极对地电压表现与单套直流系统分析相同,见1.2、1.3、1.4内容。

    若联络开关Q在合闸位置,两套直流系统变为一套直流系统(并列运行),此时直流系统正负极对地电压表现也与单套直流系统分析相同,见1.2、1.3、1.4内容。

    2.2直流混线方式下对地电压

    2.2.1直流系统正极与负极发生混线方式下对地电压

    如图6所示,Rx回路正极接在了Ⅰ套直流系统,负极接在了Ⅱ套直流系统,发生了正负极混线现象。
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