兩種直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測技術(shù)對比

摘 要：論述兩種直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測技術(shù)對比，并直流系統(tǒng)接地的危害，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出微機(jī)直流絕緣監(jiān)察裝置。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)；微機(jī)直流；監(jiān)察技術(shù)

中圖分類號：TM934.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 20-0000-01

一、直流系統(tǒng)接地的危害

發(fā)電廠和變電站的直流電源作為主要電氣設(shè)備的保安電源及控制信號電源，是一個十分龐大的多分支供電網(wǎng)絡(luò)。在一般情況下，一點(diǎn)接地并不影響直流系統(tǒng)的運(yùn)行，但如果不能迅速找到接地故障點(diǎn)并予以修復(fù)，又發(fā)生另一點(diǎn)接地故障，就可能引起重大故障的發(fā)生。如造成保護(hù)誤動、拒動、直流回路保險(xiǎn)熔斷，損壞設(shè)備等。

接地故障分析。例如控制回路的合閘回路B點(diǎn)先發(fā)生接地，此時，如果在該回路又發(fā)生了A點(diǎn)接地，那么，220V+電源通過A點(diǎn)、B點(diǎn)直接加到合閘擴(kuò)展繼電器上，使合閘繼電器動作合閘，此時的合閘屬于非操作控制，即誤動；同樣的情況也會發(fā)生在跳閘回路造成誤跳閘；而當(dāng)發(fā)生控制母線兩點(diǎn)接地，會導(dǎo)致220V直流母線短路，造成保險(xiǎn)熔斷，影響控制回路工作。所以，在直流系統(tǒng)中需要防止兩點(diǎn)接地的發(fā)生，一般會監(jiān)視直流系統(tǒng)的絕緣情況，發(fā)生一點(diǎn)接地后，及時報(bào)警，及時處理，避免發(fā)生兩點(diǎn)接地，造成保護(hù)誤動、拒動、直流回路保險(xiǎn)熔斷，損壞設(shè)備等情況的發(fā)生。

二、傳統(tǒng)惠思平衡絕緣監(jiān)察技術(shù)原理

一般傳統(tǒng)絕緣監(jiān)察是在直流母線上通過連接惠思直流平衡電橋來監(jiān)視直流母線正、負(fù)極對地絕緣的。在惠思直流平衡電橋中，通過調(diào)整R1，R3使得A點(diǎn)，B點(diǎn)的電位相等，即流過繼電器JD的電流為0。如果正極絕緣下降，那么可以理解為正極通過一個電阻R接地（如果是金屬接地，該電阻阻值為0），那么，由于平衡橋回路多了一個接地電阻R，那么會使A點(diǎn)、B點(diǎn)的電位不再相等，那么將會有電流通過接地繼電器JD，該接地繼電器將會報(bào)警；同樣，負(fù)極接地會使平衡橋失去平衡導(dǎo)致接地繼電器動作；此原理接地監(jiān)視有有點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)；缺點(diǎn)：一般只能監(jiān)視直流母線的絕緣，而不能指出具體的接地回路，導(dǎo)致運(yùn)行人員進(jìn)行接地點(diǎn)的查找；另外，當(dāng)正、負(fù)極同時發(fā)生絕緣下降，可能不會報(bào)警；也正是由于這些缺點(diǎn)，目前應(yīng)用較多的是微機(jī)絕緣監(jiān)視（支路絕緣檢測方法）

三、微機(jī)直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察技術(shù)

（一）支路絕緣檢測方法（磁平衡）。微機(jī)直流絕緣監(jiān)察采用直流互感器，并且直流母線的每個之路都裝設(shè)，當(dāng)某個支路發(fā)生絕緣下降，那么該支路的電流互感器將感應(yīng)出的變化送入微機(jī)內(nèi)，再經(jīng)過一系列處理作用于發(fā)信號，并指出該支路名稱或編號。所以，微機(jī)直流絕緣監(jiān)察的核心元件就是直流電流互感器，也叫直流電流感應(yīng)器，直流電流傳感器；而又于一般的交流電流互感器不同

交流電流戶感器根據(jù)交流電流通過線圈后，在線圈中產(chǎn)生交變的磁場，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，此時，在繞在鐵芯上的線圈感應(yīng)出電流。而在直流磁場中，由于電流不發(fā)生突變，所以，不能直接感應(yīng)出電流，直流電流互感器則是完全不同的原理，而是利用霍爾元件構(gòu)成的。

（二）霍爾元件的結(jié)構(gòu)及工作原理。霍爾元件是根據(jù)霍爾效應(yīng)進(jìn)行磁電轉(zhuǎn)換的磁敏元件，霍爾元件是一個N型半導(dǎo)體薄片，若在其相對兩側(cè)通以控制電流I，而在薄片垂直方向加以磁場氏 則在半導(dǎo)體另外兩側(cè)便會產(chǎn)生一個大小與電流，和磁場B的乘積成工比的電壓。這個現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電壓叫霍爾電壓Uh。

從上面的公式可以看出，霍爾電壓正比于電流強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度，且與霍爾元件的形狀有關(guān)。在電流強(qiáng)度恒定以及霍爾元件形狀確定的條件下，霍爾電壓正比于磁場強(qiáng)度。當(dāng)所加磁場方向改變時，霍爾電壓的符號也隨之改變因此，霍爾元件可以用來測量磁場的大小及方向。

霍爾效應(yīng)的直流電流感應(yīng)器測量直流對地絕緣：在直流母線上的所有支路中都裝設(shè)霍爾效應(yīng)的直流電流感應(yīng)器，并將該支路的正負(fù)極通過互感器；并在霍爾元件的直流端子上加上電壓；并將霍爾元件的電壓輸出送入微機(jī)中；正常運(yùn)行時，正負(fù)極電源對地絕緣正常；則通過正負(fù)極的電流I+，I-相等；而這兩個電流在電流互感器鐵芯中產(chǎn)生的磁場（磁通B）大小相等，但方向相反；那么在鐵芯中的磁場綜合為0；根據(jù)霍爾效應(yīng)，在霍爾元件電壓輸出為0，表示正負(fù)極對地絕緣良好；而當(dāng)正極對地絕緣下降時，那么流過鐵芯中的電流I+將增加，I-于I+不再相等，導(dǎo)致鐵芯中的磁場綜合不為0，而綜合的磁場穿過霍爾元件，被霍爾元件感應(yīng)到漏磁，并輸出電壓，表示直流電源正極對地絕緣下降，下降的數(shù)值可根據(jù)感應(yīng)的電壓反映出來；

四、微機(jī)直流絕緣監(jiān)察裝置有以下優(yōu)點(diǎn)

（1）在線實(shí)時監(jiān)測直流系統(tǒng)的絕緣狀況，一旦系統(tǒng)的接地電阻低于預(yù)先設(shè)定的報(bào)警值，則自動報(bào)警；（2）在多點(diǎn)接地及系統(tǒng)對地電容較大的情況下仍有較高的準(zhǔn)確度；（3）由于接地故障點(diǎn)顯而易見，不需要拉開眾多直流負(fù)荷即可明確接地點(diǎn)，減少了直流負(fù)荷停電，提高了接地故障處理的效率；（4）采用先進(jìn)的液晶顯示，顯示容量大，以菜單方式操作，簡單方便；（5）采用插板式結(jié)構(gòu)，便于維護(hù)；（6）具有RS232、RS422和RS485串口，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方集成監(jiān)測。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘杰，尹斌，阮金金.直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測技術(shù)研究與應(yīng)用[J].電子設(shè)計(jì)工程，2012（10）.

[2]李悅.直流絕緣監(jiān)測系統(tǒng)的研究[D].南京師范大學(xué)，2012.