基于智能平衡橋的直流系統絕緣監測

張方崢

（茂名供電局，廣東茂名,525000）

基于智能平衡橋的直流系統絕緣監測

張方崢

（茂名供電局，廣東茂名,525000）

當前直流電源系統絕緣監測采用的是電壓平衡橋原理，但由于電纜、設備老化造成對地電壓失衡，從而影響絕緣監測裝置監測對地電阻的精度。本文設計智能平衡橋裝置，通過自動投切等效網絡電阻，可解決常規平衡橋存在失衡的缺陷。

平衡橋；智能；網絡電阻

0 引言

電廠和變電站的直流電源是主要電氣設備的操作電源及控制信號電源，它是一個十分龐大的多分支供電網絡，其常見故障是一點接地故障。一般情況下，一點接地并不馬上影響直流系統的運行，但如果不能迅速找到接地故障點并予以修復，當發生另一點接地故障時，就可能引起信號回路、控制回路、繼電保護裝置等的誤動作。因此，當發生這種絕緣故障時，必須及時發現并處理。

1 常規平衡橋監測系統

理想情況下，直流系統中正負對地的絕緣電阻、是趨于無窮大的。為了便于處理直流系統接地故障，通常會在直流系統的正極對地與負極對地之間加人兩個大小相等的平衡電阻，該電阻即為直流系統中的平衡電橋。當直流系統沒有發生絕緣故障時，該平衡電橋可以維持直流系統正負對地電壓接近或相等；當直流系統發生絕緣故障時，該平衡電橋作為直流系統中的正負對地電壓與對地絕緣電阻之間的橋梁，使它們之間建立起對應關系，方便故障的排查與處理，如圖1。

圖1 直流系統平衡橋原理圖

2 智能平衡橋裝置

2.1 智能平衡橋電阻選擇

以220V的直流電源系統為例，根據Q/GDW 1969－2013《變電站直流系統絕緣監測裝置技術規范》要求，當220V直流電源系統一極絕緣處于良好狀態，另一極絕緣降低到預警整定值時，為防止直流系統一點接地引發保護誤動，平衡橋引起的直流對地電壓偏移不得超過10V。同時，平衡橋電阻值R1應大于直流電源系統的報警整定值。假設正極對地絕緣下降到預警整定值，有，則直流電源系統正極對地電壓偏移為公式（1）。

根據公式(2)，隨著直流電源系統負極對地絕緣電阻R-的變化，為滿足電壓偏移的要求，其平衡橋電阻值R1滿足要求。直流電源系統負極對地絕緣電阻R-越大，則要求平衡橋電阻R1越小，電壓偏移也越小。但實際監測中，若平衡橋電阻R1過小，又將直接影響系統的檢測靈敏度。

2.2 網絡電阻

正常狀態下，正、負極對地絕緣電阻R+、R-遠大于平衡橋電阻R1，通常能達到以上，平衡橋通常由直流屏廠家設計完成，但直流系統內設備經常變動，使得直流系統中的平衡橋電阻R1大小無法確定，同時由于電纜、設備老化，對地絕緣電阻R+、R-降低，且產生較大非對稱，雖然遠遠大于報警值，但會使母線對地電壓失衡，導致直流系統正、負對地電壓偏差越限。由此可見采用常規固定值平衡橋電阻R1，無法滿足絕緣監測裝置監測對地電阻的精度。在絕緣監測裝置的母線對地電壓測量電路中，正、負級用六個不同電阻值的電阻R2~R7、R21~R26組建網絡電阻，可以輸出至每一檔任意電阻，代替常規固定值的平衡橋電阻R1，智能平衡橋裝置通過監測實時平衡橋電阻，并設置補償電阻閥值，自動投切網絡電阻以克服平衡橋失衡，同時自適應絕緣監測裝置為滿足精度要求對平衡橋電阻R1的選擇。

3 智能平衡橋裝置絕緣故障差流檢測法

設直流系統智能平衡橋電阻等效值為R1、R2，正、負極對地絕緣電阻為R+、R-，如圖2所示得到的方程組（3）為：平衡狀態時(K2和K3閉合)和不平衡狀態(K2斷開且K3閉合或K2閉合且K3斷開)，切到非平衡狀態時選擇K2閉合還是K3閉合的判據與平衡狀態有關，即平衡狀態下，當正極對地電壓U+大于負極對地電壓U-時，就閉合K2且斷開K3；反之就閉合K3且斷開K2。

Insulation monitoring for DC system based on intelligent balance bridge

Zhang Fangzheng
（Maoming Power Supply Bureau,Guangdong Maoming,525000）

The DC power system insulation monitoring using the principle of voltage balance bridge,but due to the aging of the cable and equipment,often cause of voltage imbalance,thus affecting the insulation monitoring devices,monitoring of resistance of precision.In this paper,we design an intelligent balance bridge device,which can solve the problem of the balance by automatically switching the equivalent network resistance.

Balanced bridge；Intelligence；Network resistance