一種變電站直流系統絕緣選線試驗裝置的研究與設計

毛 焱 馮燦成

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一種變電站直流系統絕緣選線試驗裝置的研究與設計

毛 焱 馮燦成

（廣東電網有限責任公司中山供電局，廣東 中山 528400）

直流系統是變電站安全運行的重要組成部分。變電站直流系統絕緣選線試驗是直流定檢工作中的重要一環，可在直流負載支路絕緣降低時，有效檢驗直流系統中安裝的絕緣監測裝置能否準確發出絕緣降低支路選線告警。本文通過設計簡易合理的控制電路，利用轉換開關實現接地母線選擇，并通過接地電阻調節及漏電流傳感器線夾設計，提高變電站直流系統絕緣選線試驗效率，降低試驗過程誤碰直流母線的風險，達到提高人機功效的最終目的。

轉換開關；線夾；高效

變電站直流系統[1-2]由充電裝置、免維護鉛酸蓄電池、饋出回路、調壓裝置和相關的控制、測量、信號、保護、調節單元等設備組成，為控制、信號、繼電保護、自動裝置及事故照明等提供可靠的工作電源。其中配置的絕緣監測裝置，用于直流支路絕緣低時選出接地母線及接地直流支路，并迅速發出告警信號。工作人員在直流系統驗收及定檢過程中需有效驗證裝置選線功能是否完備。當前在變電站直流定檢工作中大多采用自制的簡易接地試驗導線，在試驗過程中需多次接觸直流母線，并將試驗導線穿過狹小的支路漏電CT，試驗過程風險大，工作效率低。因此，設計一種安全高效的變電站直流系統絕緣選線試驗裝置對變電站直流系統維護工作顯得尤為重要。

1 設計方案

1.1 絕緣監測裝置選線工作原理

變電站直流饋線柜中的每條支路都安裝有漏電流傳感器，用于檢測支路絕緣情況。漏電流傳感器環繞安裝在直流回路的正負出線上，裝置運行時會實時檢測各支路傳感器輸出的信號。當支路絕緣情況正常時，流過傳感器的電流大小相等，方向相反，其輸出信號為零；當支路有接地時，漏電流傳感器有差流流過，傳感器將差流信號傳輸至絕緣監測裝置，裝置通過參數計算及時選出接地母線、接地支路，發出告警信號，并將信號上送至廠站和主站監控系統。變電站直流系統絕緣選線工作原理示意圖如圖1所示。

圖1 變電站直流系統絕緣選線工作原理示意圖

1.2 絕緣選線試驗裝置工作原理

試驗裝置的結構[3-6]主要由接地母線切換回路、線夾導通檢測回路及接地電流控制回路三部分組成，如圖2所示。

圖2 絕緣選線試驗裝置原理示意圖

具體原理如下：可伸縮導線從直流母線（控制母線+和控制母線-）取電，利用轉換開關實現接地母線選擇，并通過鉗形線夾將接地電流穿過各直流支路漏電流傳感器，輔助于可調電阻調整接地電流，最終達到直流系統絕緣選線試驗要求。如圖2所示，當轉換開關YK切換至“0”位置時，線框1中的線夾導通檢測回路的YK接點閉合。當線夾插入J2孔并閉合時，L2指示燈點亮[7]，表示J2線夾閉合完好，L3—L7指示燈的功能同理于L2指示燈。當L2—L7指示燈均點亮時，J2—J7線夾均可正常使用。若某盞燈不亮，則檢查該線夾是否閉合完好，或更換備用線夾。若不使用該插孔，則直接撥動其對應的短接開關，將該插孔短接，此時對應插孔的指示燈點亮。導通檢測回路中的直流電源電壓為3V，發光二極管導通壓降約1.8V，導通電流約15mA，鑒于YK接點電阻及二極管亮度要求，按照歐姆定律，串聯電阻2—7阻值選用100W。線夾導通檢測回路測試完畢后，用線夾夾好需測試的各個支路漏電流傳感器，之后將可調電阻1調節至合適阻值（110V直流系統采用7kW，220V直流系統采用15kW），并用萬用表在電阻測試孔測量1的實際阻值，圖2中線框2所示的回路即為接地電流控制回路。調節1至合適阻值后，將接地線夾插入J8插孔，并連接至直流饋線柜的接地銅排上，之后分別將正負直流母線線夾，插入J0和J1插孔，然后利用接地母線切換回路（圖2中線框3所示）切換YK位置，當切換至“1”時，模擬正直流母線接地，此時紅色指示燈點亮；當切換至“2”時，模擬負直流母線接地，此時綠色指示燈點亮，并串接保險絲[8]確保電路安全。此時，絕緣監測裝置中會顯示出接地母線，并選出線夾夾住的各直流支路，重復該試驗，即可完成整個變電站直流系統絕緣選線試驗工作。鑒于當前變電站直流饋線柜中直流支路的數量大約有60個，且每排按10個支路設計，共有6排，故設計6個線夾，方便現場使用。以110V直流系統中單個直流支路檢驗為例，首先將YK調至“0”檔位，并將線夾插入J2插孔，此時L2點亮，然后合上短接開關2～6，L3—L7點亮。然后將接地線夾插入J8，將母線線夾插入J0和J1，將J2線夾鉗住待檢測直流支路漏電CT，并調節1至7kW，測量無誤后，將YK切換至“1”檔位，紅色指示燈點亮，檢查絕緣檢測裝置應發正直流母線接地，并選出檢測的支路；將YK切換至“2”檔位，綠色指示燈點亮，檢查絕緣檢測裝置應發負直流母線接地，并選出檢測的支路。

1.3 絕緣選線試驗裝置外觀設計

為利于變電站維護人員安全高效地使用該試驗裝置，研究人員創新性地對裝置外觀進行了設計。

如圖3所示，裝置面板接線采用插入式結構，利用耳機插孔接線，便于試驗導線接線和收納。線夾采用導線型設計，細小輕便，能有效應用于空間狹小的漏電流傳感器上。面板上的指示燈均采用低功耗柔光型，并通過顏色差異區分不同電路工作狀態。電阻調節及測量口便于試驗過程中電阻調節及測量當前阻值。接地母線切換開關采用撥動型開關，每種狀態配置相應的輔助接點，滿足裝置功能要求。

圖3 絕緣選線試驗裝置主視圖

圖4是試驗裝置后視圖，裝置背板設計主要包括散熱和裝置固定兩部分。散熱采用條狀散熱孔，散熱效果好。裝置固定采用永磁鐵，固定安裝于裝置背板兩側，試驗過程中能牢固吸附于變電站的直流饋線柜上，釋放試驗人員雙手。

圖4 絕緣選線試驗裝置后視圖

2 裝置試驗數據對比

以110kV變電站直流系統為例，按照配置1個直流饋線柜[9-10]，共有直流饋線50條統計，利用傳統簡易試驗線，一人監護，一人操作，需工作1h；采用該試驗裝置，一人監護，一人操作，用時0.5h。

通過試驗數據的對比，該絕緣選線試驗裝置可將傳統絕緣選線試驗工時縮短一半，效率提高的主要來源在于避免了傳統試驗中反復在漏電CT中穿接試驗線和接母線夾、接地夾。另外，該試驗裝置降低了試驗人員誤碰直流母線的風險，確保了人員及設備的安全。

圖5 裝置試驗數據對比圖

3 結論

絕緣選線試驗裝置能在不頻繁接觸直流母線的情況下，高效地完成變電站直流系統絕緣選線試驗工作。試驗裝置面板設計簡潔，指示清晰明了，方便試驗人員現場操作，可在行業內廣泛推廣。

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Research and design of a test device for insulation selection of DC system in the transformer substation

Mao Yan Feng Cancheng

(Zhongshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Company, Zhongshan, Guangdong 528400)

DC system is an important part of the safe operation of substation. The insulation selection test of dc system in transformer substation is an important part of the dc test, which can effectively verify that the insulation monitoring device installed in the dc system can alarm the reduced insulation dc load branch accurately when the insulation of the dc load branch is reduced. By designing simple and reasonable control circuit, ground busbar selection is realized by using change-over switch, and by grounding resistance adjustment and leakage current sensor wire clamp design, it is possible to improve the efficiency of transformer substation dc system insulation line selection test, reduce the risk of mistakenly touching the dc bus during the test, and achieve the ultimate goal of man-machine efficacy.

change-over switch; wire clamp; efficient

2018-05-12

毛 焱（1986-），男，碩士，從事變電站直流系統維護工作。