摘(zhāi)要 :文章(zhāng)提出一種常態下利用不(bù)對(duì)稱電橋實(shí)時(shí)監(jiān)測直流(liú)係(xì)統(tǒng)絕(jué)緣的方法(fǎ)建立了測(cè)定(dìng)絕緣(yuán)電阻的(dí)數學模(mó)型在此基(jī)礎(chǔ)上研製出(chū)微機直流(liú)絕緣監(jiān)測(cè)及(jí)故障點定位綜合裝置
。實(shí)際(jì)應(yīng)用表明(míng)該裝置工(gōng)作可(kě)靠運行(háng)準確
。

主(zhǔ)題詞 :發電(diàn)廠 ;直流(liú)係統 ;絕緣 ;故(gù)障接(jiē)地 ;監測(cè)

1 引言(yán)

　　發電廠(chǎng)
，變電所(suǒ)的直(zhí)流係統是二(èr)次設備的電源
。為(wéi)保證二(èr)次(cì)設(shè)備可靠(kào)工作需要(yào)對直流(liú)係統(tǒng)的(dí)絕緣狀(zhuàng)況實(shí)時(shí)在綫(xiàn)監測對直流(liú)係統絕緣薄(báo)弱環(huán)節(jié)作出(chū)預(yù)測
。當(dāng)直流電源(yuán)係(xì)統(tǒng)發生(shēng)一點(diǎn)接地(dì)故障(zhàng)時(shí)需立(lì)即(jí)排除否(fǒu)則(zé)再次發生接(jiē)地可能會(huì)釀成大(dà)事故
。目前尋找(zhǎo)接地故(gù)障的辦法是依次(cì)拉合直流(liú)饋(kuì)綫人工(gōng)查(chá)找接(jiē)地(dì)綫(xiàn)路
。這(zhè)種方(fāng)法(fǎ)不僅(jǐn)費(fèi)時費力而(ér)且(qiě)不(bù)安(ān)全且(qiě)有(yǒu)可能使(shǐ)繼電(diàn)保護或(huò)自動裝(zhuāng)置(zhì)誤動或拒(jù)動造成事故(gù)
。所以需(xū)要研製一種(zhǒng)既(jì)能(néng)預(yù)測直流係統(tǒng)絕緣狀況又(yòu)能查找接(jiē)地故障點(diǎn)的(dí)安(ān)全自(zì)動裝置
。

2 裝置的基(jī)本工作(zuò)原理

1. 1 常態下電(diàn)網正(zhèng)負(fù)對地(dì)絕緣的(dí)監測方法

目前(qián)發電(diàn)廠
，變(biàn)電(diàn)所(suǒ)廣(guǎng)泛使用(yòng)的(dí)直(zhí)流(liú)絕緣(yuán)監視裝置(zhì)是(shì)利用(yòng)一種對(duì)稱的電橋當(dāng)直流係統絕(jué)緣下(xià)降(jiàng)時破壞了(liǎo)電橋(qiáo)的平(píng)衡通過(guò)檢測電(diàn)橋(qiáo)的不平衡程(chéng)度來反(fǎn)映直(zhí)流電網的絕緣(yuán)狀況
。但是當遇(yù)到正負絕(jué)緣(yuán)均(jūn)匀(yún)下(xià)降時這(zhè)種裝(zhuāng)置失靈並(bìng)且(qiě)也不(bù)能(néng)自動檢測電網的(dí)對地絕(jué)緣(yuán)電阻值(zhí)
。為此(cǐ)需(xū)要探索一(yī)種新的(dí)檢(jiǎn)測方(fāng)法
。

將一(yī)星形電阻電(diàn)路(lù)接(jiē)入直流(liú)係統正負母綫及大地(dì)之(zhī)間(jiān) ,構成(chéng)圖1所示的(dí)不對稱(chēng)橋形電(diàn)壓取(qǔ)樣電路
。

　　圖中RZ
，RF分(fēn)別代(dài)表直流(liú)係統正負極對地(dì)絕(jué)緣電(diàn)阻,U為正負極間(jiān)電壓, R1
，R2和(hé)RJ為(wéi)取(qǔ)樣(yàng)電阻 ,

　　R1≠R2
。應(yīng)用(yòng)戴維(wéi)南(nán)定(dìng)律可(kě)得到圖1的等(děng)值電路(lù)圖(tú)2
。圖2中(zhōng) :

　　根據等值(zhí)電路(lù)圖(tú)2可以得到:

　　在圖1中(zhōng) ,如果(guǒ)將RJ的接(jiē)地端斷開(kāi),則(zé)負(fù)母綫(xiàn)對(duì)地(dì)電壓U′F為:

　　式中(zhōng):UJ為(wéi)橋電阻(zǔ)RJ上(shàng)的電壓;U′F為電阻斷開(kāi)後(hòu)負(fù)母(mǔ)綫(xiàn)對(duì)地(dì)電壓(yā)
。

　　RZ//RF反應了(liǎo)直流係統對(duì)地絕緣狀(zhuàng)況,通過采樣UJ
，U及(jí)U′F,可(kě)以利(lì)用(4)式連(lián)續實時檢(jiǎn)測(cè)直流係統對(duì)地絕(jué)緣(yuán)
。對(duì)於(yú)正負(fù)極(jí)絕(jué)緣均(jūn)匀(yún)下降的(dí)情況,(4)式依(yī)然有效(xiào)
。

2. 2 故障(zhàng)後接地(dì)電阻(zǔ)檢(jiǎn)測及故(gù)障定(dìng)位方法

當直(zhí)流係(xì)統對地絕(jué)緣電(diàn)阻 RZ/ / R F 下(xià)降至25kΩ以下(xià)時認(rèn)為(wéi)係統出現(xiàn)了接地故(gù)障裝(zhuāng)置(zhì)將(jiāng)一低頻信號(hào)注入直流母綫(xiàn)與(yǔ)大地之(zhī)間穿套在(zài)各(gè)直流饋(kuì)綫支路上(shàng)的(dí)弱(ruò)電(diàn)流(liú)傳感器傳回信號(hào)
。由(yóu)於每(měi)一條支路都存在(zài)對地(dì)電(diàn)容和對(duì)地電阻(zǔ)所(suǒ)以該信號(hào)中包(bāo)含容性電(diàn)流分量 IC和阻性電流分(fēn)流量 IR兩部分
。可(kě)利(lì)用(yòng)相敏電路檢(jiǎn)測出其中反應(yīng)絕(jué)緣(yuán)狀(zhuàng)況的阻性(xìng)電(diàn)流 IR
。依次檢(jiǎn)測各電(diàn)路阻(zǔ)性(xìng)電流找出大(dà)值(zhí) IRm同整定(dìng)值(zhí) IRdz比(bǐ)較
。如果(guǒ) IRm > IRdz則(zé)該支路(lù)為接(jiē)地(dì)支(zhī)路否(fǒu)則認為故障發生在母綫(xiàn)上
。

當電(diàn)網正上出(chū)現接(jiē)地故(gù)障時同步電壓(yā)信(xìn)號 U T需從(cóng)正母(mǔ)綫(xiàn)上(shàng)引出;負(fù)出現接地時(shí) U T從負(fù)母(mǔ)綫引(yǐn)出;正(zhèng)負(fù)均匀故障時 U T從正母綫(xiàn)或負母綫(xiàn)引出均(jūn)可(kě)
。在(zài)低(dī)頻信(xìn)號投入電(diàn)網前橋(qiáo)電阻(zǔ) RJ切除(chú)
。接地(dì)性(xìng)的判斷(duàn)可(kě)以根據(jù)正(zhèng)對(duì)地電壓和(hé)負(fù)對(duì)地電壓(yā)的(dí)大小(xiǎo)確(què)定
。接(jiē)地(dì)電阻 R0≈ RZ/ / RF其數值可在低頻(pín)信號投入(rù)前依據(jù)(4) 式確定(dìng)
。由(yóu)於(yú)接(jiē)地故障(zhàng)支路(lù)上(shàng)存(cún)在(zài)較大(dà)的低頻(pín)電(diàn)流信號(hào)並且這一(yī)電流(liú)信(xìn)號在接地點處(chǔ)流(liú)入大(dà)地而消(xiāo)失(shī)所以可(kě)以通過(guò)檢(jiǎn)測(cè)這一低(dī)頻電流信(xìn)號存在(zài)與否(fǒu)確定接地點的具體(tǐ)位置
。

3 裝置的研製及其應用(yòng)

根據上(shàng)述(shù)原(yuán)理(lǐ)研(yán)製(zhì)出(chū)微(wēi)機(jī)直(zhí)流絕(jué)緣(yuán)監視(shì)及故(gù)障(zhàng)點定(dìng)位(wèi)綜合裝(zhuāng)置(zhì)
。該裝(zhuāng)置(zhì)由(yóu)主機
，弱電流(liú)傳感器(qì)和(hé)檢測器(qì) 3 部(bù)分組(zǔ)成(chéng)係(xì)統構成如(rú)圖 3 所(suǒ)示
。裝(zhuāng)置(zhì)由(yóu) 80C196 單(dān)片機實(shí)施控製及(jí)數(shù)據處(chǔ)理任(rèn)務
。常(cháng)態(tài)下單片(piàn)機控(kòng)製(zhì)橋電(diàn)阻 RJ 的(dí)投切並(bìng)經(jīng)電壓取(qǔ)樣電路采樣 UJ
，U 和(hé) U′F利(lì)用數(shù)學模(mó)型(xíng)計(jì)算(suàn)電網正負(fù)對地(dì)絕緣電阻(zǔ)經(jīng)數(shù)碼顯(xiǎn)示器(qì)顯示阻(zǔ)值(zhí)及(jí)正負(fù)母(mǔ)綫間電壓
。

當(dāng)電網(wǎng)正(zhèng)或(huò)負上(shàng)出現(xiàn)電阻小於25kΩ的(dí)單(dān)點(diǎn)接地(dì)故(gù)障(zhàng)或正負絕緣均(jūn)匀(yún)下(xià)降(jiàng)至(zhì)80kΩ以(yǐ)下時單(dān)片機控(kòng)製(zhì)繼電(diàn)器(qì)動作切除(chú) RJ 並將低(dī)頻(pín)信號源(yuán)投(tóu)入
。這一信號經隔離(lí)變(biàn)壓器(qì)及電容(róng)器耦合到(dào)正負(fù)母綫與(yǔ)大地之(zhī)間同步(bù)電(diàn)壓形成電路(lù)用來(lái)產生(shēng)相敏電路所(suǒ)需的同步信(xìn)號
。單片機(jī)控製多(duō)路開關依次(cì)處(chǔ)理(lǐ)各(gè)直流饋(kuì)綫(xiàn)上(shàng)弱(ruò)電流傳(chuán)感器傳回的信號采(cǎi)用(yòng) 2. 2 中所述原(yuán)理(lǐ)找出故障(zhàng)支(zhī)路(lù)或母(mǔ)綫(xiàn)
。如是支路故(gù)障(zhàng)數(shù)碼顯(xiǎn)示(shì)器顯(xiǎn)示接(jiē)地支(zhī)路號(hào)及接(jiē)地電(diàn)阻值報警器發(fā)出較(jiào)長(cháng)節奏的報警聲(shēng) ;如是(shì)母(mǔ)綫(xiàn)故障數碼顯示(shì)器隻顯示(shì)接地電(diàn)阻值報(bào)警器發出(chū)短(duǎn)促的報(bào)警聲(shēng)
。通(tōng)過比(bǐ)較正(zhèng)負母(mǔ)綫對(duì)地(dì)電壓的大小確定(dìng)接(jiē)地(dì)綫路的(dí)性紅燈(dēng)亮表(biǎo)示(shì)正(zhèng)接(jiē)地(dì)綠(lǜ)燈(dēng)亮表(biǎo)示(shì)負接地
。接地(dì)支路(lù)找到(dào)後利(lì)用(yòng)檢測(cè)器(qì)查找(zhǎo)接(jiē)地點(diǎn)
。檢測器首端采(cǎi)用(yòng)鉗形(xíng)磁路後(hòu)端經信號處理電(diàn)路
，放(fàng)大(dà)及靈(líng)敏(mǐn)度(dù)調(tiáo)整(zhěng)電路(lù)驅(qū)動發光(guāng)二管(guǎn)及蜂鳴器(qì)
。將鉗形磁路鉗(qián)住接地(dì)支路從母(mǔ)綫(xiàn)端(duān)向(xiàng)負荷端(duān)移(yí)動(dòng)發(fā)光(guāng)二管發(fā)光並有音響音響消(xiāo)失及發光二管燈滅(miè)處即接地(dì)點
。

4 安(ān)科瑞絕緣監(jiān)測選型

隨著工業科(kē)技(jì)的發展(zhǎn)，漏(lòu)電(diàn)流(liú)對工業生(shēng)產安全構成了很大的威脅(xié)
。為(wéi)了提(tí)高供電的(dí)連(lián)續(xù)性和可靠(kào)性，許多(duō)重要生產場所(suǒ)采用了(liǎo)不接地(dì)供電係統
。安(ān)科瑞AIM-T係(xì)列工業(yè)用絕緣(yuán)監(jiān)測儀(yí)主要(yào)應用於(yú)工業領域如(rú)礦井(jǐng)
，玻(bō)璃廠(chǎng)
，電爐和試(shì)驗(yàn)設(shè)備(bèi)
，冶金(jīn)廠
，化工廠(chǎng)
，爆(bào)炸(zhà)危險(xiǎn)場所
，計算(suàn)機中心及應急電(diàn)源(yuán)等的(dí)交(jiāo)流(liú)不(bù)接地(dì)係(xì)統中(zhōng)，用(yòng)來(lái)實時(shí)監測係(xì)統(tǒng)對地的絕(jué)緣狀況(kuàng)，當係(xì)統出現接(jiē)地故障時，及(jí)時報警，提醒相關人(rén)員排查故障(zhàng)
。產品(pǐn)的設計(jì)嚴格(gé)按(àn)照(zhào)國(guó)家(jiā)標準(zhǔn)和規範進(jìn)行(háng)
。安科瑞AIM-T係列(liè)絕(jué)緣監(jiān)測儀(yí)主(zhǔ)要(yào)應用在工(gōng)業場(cháng)所(suǒ)IT配(pèi)電係(xì)統中，用來(lái)監測(cè)IT係統(tǒng)對地的絕緣(yuán)狀(zhuàng)況(kuàng)，在(zài)係統(tǒng)出現絕緣故障(zhàng)時及時報警(jǐng)，以提醒(xǐng)電(diàn)氣維護(hù)人(rén)員對(duì)故障(zhàng)及時排(pái)查
。產品主(zhǔ)要包(bāo)括(kuò)AIM-T300
，AIM-T500兩大係(xì)列，其(qí)中(zhōng)兩(liǎng)款絕(jué)緣監測裝(zhuāng)置(zhì)除去適用(yòng)電壓等(děng)級不同(tóng)以外，均適(shì)用於純(chún)交流(liú)
，純直(zhí)流以及(jí)交直流混合的(dí)係統
。

符合標(biāo)準(zhǔn)：IEC61557-8-2007《交流1000V和直流(liú)1500V以下低(dī)壓(yā)配(pèi)電(diàn)係統電(diàn)氣(qì)安(ān)全防護(hù)檢測的試驗
，測量(liáng)或(huò)監控(kòng)設備：IT係統(tǒng)中的絕(jué)緣(yuán)監控裝置(zhì)》

GB/T18268.24-2010《測(cè)量(liáng)
，控製和試驗(yàn)室用的(dí)電(diàn)設(shè)備(bèi)電(diàn)磁兼容(róng)性要求(qiú)24部分：特(tè)殊要(yào)求(qiú)符(fú)合IEC61557-8的絕緣監(jiān)控置和(hé)符(fú)合IEC61557-9的絕緣(yuán)故障定位(wèi)設(shè)備的(dí)試(shì)驗配置
，工作(zuò)條(tiáo)件和(hé)性能判據》

(1)工(gōng)業IT絕緣(yuán)監(jiān)測儀(yí)

安科(kē)瑞絕(jué)緣監測(cè)儀是用(yòng)於監測IT配(pèi)電(diàn)係統（不接地(dì)係統(tǒng)）對地絕(jué)緣狀況的儀表
。產品(pǐn)采用微(wēi)控製器技(jì)術，集(jí)成度高，體積(jī)小(xiǎo)巧，安裝方(fāng)便，集智(zhì)能化
，數字化
，網絡化(huà)於一身
。具(jù)有測量(liáng)範圍廣
，反應(yīng)速度(dù)快(kuài)
，允(yǔn)許(xǔ)係統(tǒng)泄(xiè)漏(lòu)電(diàn)容大(dà)等特點(diǎn)
。同時其(qí)擁(yōng)有豐(fēng)富的功(gōng)能，絕緣故障預警
，故障報(bào)警
，事(shì)件(jiàn)記錄(lù)
，互(hù)聯(lián)
，參數(shù)自(zì)由設(shè)置(zhì)
。可用(yòng)於礦(kuàng)井
，玻(bō)璃廠(chǎng)
，電(diàn)爐(lú)和試驗設(shè)備
，冶(yě)金(jīn)廠
，化工廠(chǎng)
，爆(bào)炸(zhà)危(wēi)險場所
，計算機(jī)中(zhōng)心以及應急(jí)電源等工業場(cháng)所(suǒ)的IT配(pèi)電係統中(zhōng)，實(shí)時監(jiān)測IT配(pèi)電係統對(duì)地(dì)的絕(jué)緣狀(zhuàng)況，當發(fā)生(shēng)絕(jué)緣故(gù)障時(shí)，及時報警(jǐng)，提醒(xǐng)工(gōng)作人員排查故(gù)障(zhàng)
。

(2)測(cè)試信(xìn)號發生(shēng)器和絕(jué)緣故(gù)障定(dìng)位儀

(3)工業IT絕緣監測用耦(ǒu)合儀(yí)

對(duì)於(yú)800V以(yǐ)上的不接(jiē)地(dì)係統，AIM-T500型絕緣監測(cè)儀要配合(hé)耦合儀才(cái)能進(jìn)行(háng)絕緣(yuán)監測(cè)
。ACPD係(xì)列絕(jué)緣(yuán)監(jiān)測用(yòng)耦(ǒu)合儀目前包括(kuò)ACPD100和(hé)ACPD200兩個型(xíng)號
。其中ACPD100應用於單相交流0-1150V，直流0-1760V的不接(jiē)地係統的絕(jué)緣監(jiān)測(cè)，ACPD200應(yīng)用於交(jiāo)流三相0-1650V，或交(jiāo)流係統(tǒng)帶直(zhí)流元(yuán)件（如整(zhěng)流）的(dí)0-1300V不接地(dì)係統的絕(jué)緣監(jiān)測
。

5結論

　　本(běn)文提出(chū)一種(zhǒng)常(cháng)態下(xià)利(lì)用不(bù)對稱(chēng)電橋實(shí)時(shí)監(jiān)測直流係(xì)統絕(jué)緣的(dí)新方(fāng)法有效地解決了正負絕(jué)緣(yuán)均匀(yún)下降時(shí)不(bù)能正(zhèng)確監視係統(tǒng)絕緣的(dí)問題(tí)
。提出了測(cè)定(dìng)絕緣電阻的數學(xué)模型(xíng)
。當出現接地(dì)故(gù)障後利(lì)用短時附(fù)加低(dī)頻信(xìn)號確(què)定故(gù)障點應用表明(míng)該裝(zhuāng)置工作可靠(kào)
，準確
。

參(cān)考文(wén)獻(xiàn)

[1]李(lǐ)剛(gāng).蔡(cài)旭(xù).一種新(xīn)型(xíng)的(dí)直流(liú)絕緣監測及接(jiē)地點定(dìng)位(wèi)綜合裝置(zhì)[J].江蘇：煤礦(kuàng)自動(dòng)化，2001.

[2]安科(kē)瑞企(qǐ)業微(wēi)電網設計(jì)與應用手(shǒu)冊.2020.6版.