變電站直流絕緣檢測裝置內部電橋的故障分析和檢查

許鈺豐

無錫供電公司，江蘇 無錫 214061

0 引言

變電所內的信號設備、繼電保護和自動裝置、事故照明以及對斷路器的遠距離操作等，均要求有專門的供電電源，這種電源統稱操作電源。操作電源一般采用直流電，電壓為220V。目前，綜自站的直流操作電源配備一般為：單母線分段接線方式，配置兩組充電模塊和兩組蓄電池。兩段直流母線及兩組蓄電池分列運行，充電模塊均開啟同時向直流母線、蓄電池供電。圖1為目前典型的綜自站直流系統圖。

圖1 典型的綜自站直流系統圖

對于運行人員來說，直流系統接地的現場處理有明確的規定：一般情況，有微機直流接地檢測裝置的變電所，當發現有直流接地信號時，應查看裝置的顯示內容，同時測量正負極對地電壓，并將情況匯報給調度及工區。無法確定接地回路時，在調度許可的前提下可進行拉路試驗來確定接地回路。以上所述，自然是建立在絕緣檢測裝置在完好狀態的前提下，但如若是絕緣檢測裝置本身回路中發生故障，又會有如何的現象呢？下面就針對此問題，作一下分析和介紹。

1 傳統的直流絕緣檢測裝置當母線接地的檢測方法

傳統的直流絕緣檢測裝置當母線接地的檢測方法是平衡電橋法：在直流正負母線上分別接1000Ω的電阻R1、R2后連上，在其中點接一高電阻信號繼電器XJJ后接地，這樣，兩母線對地絕緣電阻R+、R-，信號繼電器XJJ和R1、R25個元件就形成一個平衡電橋（如圖2示）。當R+和R-不相同，即某一母線絕緣降低時，XJJ中就有電流經過而發信。

圖2 平衡電橋

傳統絕緣檢測裝置測量正負母線對地電壓的原理是利用如圖3顯示電路。由于這種絕緣檢測裝置已逐漸被淘汰，加上其測量母線對地電壓的方法相當復雜，這里就不作詳細介紹了。

圖3 傳統絕緣檢測裝置顯示電路

2 當前配備的直流絕緣檢測裝置當母線接地的檢測方法

目前大多數綜自站配備的奧特訊廠家生產的WYJ系列直流絕緣檢測裝置，其母線接地檢測方法是采用非平衡電橋法(如圖4所示)：

圖4 非平衡電橋

+KM為直流正母線；

-KM為直流負母線；

U+KM1、U-KM1分別為投入R1時測得的正負母線的對地電壓；

U+KM2、U-KM2分別為投入R2時測得的正負母線的對地電壓；

R1、R2分別為直流絕緣檢測裝置內的電阻元件；

R+、R-分別為正負母線的對地絕緣電阻。

在這個電路中，兩個電阻R1、R2不是固定接地，而是通過裝置中的電子開關分時接地。

當＋KM投入R1時，得

當-KM投入R2時，得

這種絕緣檢測裝置，就通過以上原理得到的公式（1）、（2），計算出母線的對地絕緣電阻，一旦低于裝置內部設定定值，就判斷為母線接地而發信。

3 絕緣檢測裝置內部電橋故障的檢測方法

從以上的分析可以看出，不論是平衡電橋法還是非平衡電橋法，電橋中的R1、R2和接地點是非常關鍵的，所有的測量都要通過電橋接地點形成回路，所有的計算都要通過R1、R2。但是，如果電橋中R1、R2本身發生故障，或電橋接點，再或者電橋接地點發生故障，在平衡電橋法中，電橋會不平衡，會錯誤發信；在不平衡電橋法中，母線接地電阻會計算錯誤，從而有可能使裝置錯誤判斷為直流系統有接地故障。電橋故障在表象上看來可能也是直流接地（直流絕緣檢測裝置反映），事實上卻未發生直流接地現象。所以這樣的故障按照常規方法檢查，無法檢查出故障點所在：比如測量母線電壓，如果電阻R1、R2接地出現故障，電壓表無法構成完好回路，測出的電壓可能是零或者是其他數值；而通過拉路，由于故障不在支路中，也無法檢查出故障。

在變電站遇到直流系統接地又難以找出其故障點時，我們可以考慮是否為裝置內部電橋故障。通過前文介紹的原理，我們可以通過以下方法進行判斷：

1）停用直流檢測裝置，拆開裝置上直流正母線、付母線及接地線的接入線；

2）用萬用表測量兩條母線對地電壓。

如果母線無接地故障，由于電橋已拆開，電壓表在兩條母線上測量對地電壓時都無法構成回路，正負母線對地電壓測出都為0，這時就可以判斷故障在裝置中。如果是正母線接地故障，則電壓表在測量負母線電壓時，可以和正母線接地點構成回路，有讀數，所以當測量負母線有電壓時可判斷為正母接地。負母接地反之。

4 結論

判斷電橋故障的方法還有其他，比如：拆開裝置電橋后重新用兩個阻值相同的電阻搭一平衡電橋，然后測量母線對地電壓，根據測得電壓，一則可以判斷母線是否接地；二則如果母線接地，還可以通過此電壓和接入的電阻阻值，進一步算出母線的接地電阻。本文旨在通過兩種電橋法的原理分析向大家介紹直流絕緣檢測裝置內部電橋故障的分析和檢查方法，為今后直流系統異常的判斷和處理提供更多依據。

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