某水電站在線絕緣監(jiān)測裝置技改換型

王 躍

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 尼勒克 835700）

從其功能上來看，直流電源可以作為繼電保護、開關(guān)分合、控制線路的直流操作電源使用，并不受大交流電源的干擾，即在水電站中直流電源是一個完全獨立的部分，即使是突然停電，它也可以繼續(xù)工作，以便于為信號的獲取、自動裝置的保護模式的開啟提供電源供給。它的正常與否直接影響電站的安全可靠運行。

1 JLTEJ 水電站直流220V 系統(tǒng)簡介

JLTEJ 水電站直流220 V 系統(tǒng)由兩套獨立運行的裝置構(gòu)成，每套裝置由一面充電柜、一面饋電柜、兩面蓄電池柜等組成；充電裝置由整流模塊ZMK-22020、ZJK-20 主監(jiān)控單元整流器、硅調(diào)壓裝置、保護告警回路、ZJY-20Z 絕緣監(jiān)測、開關(guān)量檢測單元等組成；蓄電池選用德國荷貝克DPZV200 型閥控鉛酸免維護蓄電池，200 AH、2 V/只、共兩組，每組104 只電池。直流220 V 系統(tǒng)接線圖見圖1。

2 ZJY-20Z 絕緣監(jiān)測裝置運行現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 運行現(xiàn)狀

JLTEJ 水電站機組直流系統(tǒng)由兩段直流構(gòu)成，正常情況下為兩段直流獨立運行，主控直流室為直流I 段饋電屏、直流II段饋電屏，共106 個支路；現(xiàn)場運行設(shè)備為南瑞廠家的絕緣監(jiān)測主機，設(shè)備正常運行。

2.2 存在的問題

2.2.1 裝置不具備蓄電池接地告警選線功能

根據(jù)反措要求，直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置要有兩項功能，一是監(jiān)測蓄電池組絕緣狀態(tài)，二是檢測單體蓄電池絕緣狀態(tài)。

2.2.2 裝置不具備交流接地告警選線功能

根據(jù)反措要求，新安裝的絕緣監(jiān)測裝置必須具備交流串入直流告警選線功能；原有的直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置，需要進行改造?？陀^說來，改造之后的裝置要增設(shè)交流竄直流故障的檢測與記錄功能，和遇到異常線路情況發(fā)出報警的功能。

2.2.3 兩極接地不能正常告警選線

裝置在系統(tǒng)發(fā)生兩極接地時，檢測正負極對地電阻的功能受到阻礙，有以下兩種情況：

①兩極接地故障，一方面降低絕緣裝置接地檢測靈敏度，當有接地發(fā)生時，該裝置無法做出相對應的報警信號輸出，會給系統(tǒng)的安全運行帶來危險隱患；另一方面有可能造成線路短路，使得直流系統(tǒng)被燒毀，造成不必要的經(jīng)濟損失。

②蓄電池接地是較為特殊的一種兩極接地方式。在蓄電池的中間部位發(fā)生接地對電壓基本不會產(chǎn)生影響[1-2]。若是在線監(jiān)測裝置在告警方面存在缺陷，不能及時告知接地信息，會造成蓄電池接地失敗，影響直流系統(tǒng)的安全使用。

為了及時獲取直流系統(tǒng)的絕緣情況，提出安裝QDA-300直流在線絕緣監(jiān)測裝置進行技術(shù)改造。

3 QDA-300 直流在線絕緣監(jiān)測裝置簡介

3.1 工作原理簡述

QDA-300 在線絕緣監(jiān)測裝置有三大組成部分，分別是主機、選線模塊及互感器。主機的功能是監(jiān)測母線電壓、正負極絕緣電阻、交流竄電電壓，若出現(xiàn)異常，主機會發(fā)出告警信號，該信號會借由CAN 傳遞給選線模塊，選線模塊開始執(zhí)行選線操作，選出異常線路，將結(jié)果傳遞給主機。主機再借由RS485 與上位機取得聯(lián)系，將信號傳入維修人員的監(jiān)測系統(tǒng)中。見圖2。

圖1 直流220V 系統(tǒng)接線圖

圖2 基本原理示意圖

饋線絕緣檢測原理：通過裝置內(nèi)部向系統(tǒng)對地投入一個可變電阻的原理，產(chǎn)生一個變化的接地信號?；ジ衅魍ㄟ^檢測該信號，從而計算饋線的絕緣情況。

3.2 2QDA-300 直流在線絕緣監(jiān)測裝置接線示意圖

裝置接線端子標識見圖3，裝置主、從機運行與后臺通信接線見圖4，選線模塊與CT 接口見圖5，輔機接線端子標識見圖6，主機與輔機接線見圖7，主機與模塊接線見圖8。

圖3 裝置后板絲印圖

圖4 裝置主、從通信接口示意圖

圖5 選線模塊與CT 接口示意圖

圖6 輔機接線端子標識圖

圖7 主機與輔機接線示意圖

圖8 主機與模塊接線示意圖

3.3 2QDA-300 直流在線絕緣監(jiān)測裝置具備功能特點

3.3.1 交流竄電告警、選線

具備測記功能，發(fā)生有效值10 V 及以上的交流竄電故障，0.3 s 內(nèi)告警輸出，記錄下120 ms 內(nèi)竄入的交流信號波形及其有效值和發(fā)生的時間，而且具備交流選線功能。

3.3.2 直流互竄告警、選線

當直流系統(tǒng)發(fā)生直流互竄故障時，裝置能判斷出互竄的類型，及選出發(fā)生竄電的饋線支路。

3.3.3 絕緣告警功能：具備兩極平衡接地告警與選線功能

當直流系統(tǒng)發(fā)生以下故障時，裝置能迅速、準確地發(fā)出絕緣故障報警信號，進而選線模塊自動投入到工作中，選出異常線路。

3.3.4 壓差告警與選線

當系統(tǒng)絕緣降低，還沒達到設(shè)定的告警值時，如果正負母線對地壓差達到設(shè)定的壓差值時，裝置能發(fā)出壓差告警及選線。

3.3.5 蓄電池接地定位

確定好蓄電池接地的地址，并在接地處立明該蓄電池的編號。蓄電池接地的通道號可通過參數(shù)設(shè)置界面設(shè)置。

3.3.6 電壓偏差補償功能

直流系統(tǒng)正負母線對地電壓的比值比保護誤動風險因數(shù)高出1.222 時，該裝置進行對地電壓偏差補償。這一操作可以幫助對地電壓的數(shù)值歸于常態(tài)，即正極對地電壓與負極對地電壓之比大于0.869，或負極對地電壓與正極對地電壓之比小于1.150。

3.3.7 母線電壓異常告警

當直流系統(tǒng)母線電壓大于等于標稱電壓的110%時，產(chǎn)品應發(fā)出母線過壓告警信息。當直流系統(tǒng)母線電壓小于等于標稱電壓的90%時，產(chǎn)品應發(fā)出母線欠壓告警信息。

3.3.8 自檢功能

裝置自動啟動自檢功能，對裝置的組成部分進行檢測，還可以自動檢測平衡橋與切換橋電阻是否完好。無需定期校驗，即可隨時發(fā)現(xiàn)裝置的各種故障，減少運行維護成本。

4 QDA-300 直流在線絕緣監(jiān)測裝置安裝

1）取下直流饋線屏的舊絕緣監(jiān)測裝置，以及裝置所在的面板，并面板進行開孔；開孔完成后，回裝固定；在直流饋線屏面板裝上直流絕緣裝置，按順序接上工作電源，增加電源采樣端子并接入直流系統(tǒng)；拆除47 K 平衡橋電阻；裝置上電開機，根據(jù)裝置特點測量出的正負對地電阻值判斷系統(tǒng)是否仍然存在其他平衡橋電阻，若仍然存在其他平衡橋電阻，根據(jù)現(xiàn)場圖紙或其他輔助設(shè)備找到平衡橋電阻并拆除，直到系統(tǒng)內(nèi)除裝置外沒有其他平衡橋電阻；在饋線屏內(nèi)安裝14 通道開口模塊，按順序整齊排列固定好；安指定位置卡裝固定開口CT，饋線屏上所有之路都卡上開口CT，放好在合適的位置排列整齊進行固定。

2）按模塊到CT 的走線路線，量好每個CT 到指定模塊的長度，剪好所有CT 的電話連接線套上相應的號碼套管；利用工具把剪好的電話線壓上水晶頭，測量電話線兩端通訊是否正常；按預先定好的路線扎好CT 到模塊間的連接線，要求規(guī)范整潔；用二芯屏蔽線接485A/B 通信、五芯電纜線接電源和調(diào)零信號壓好線鼻子接在主機與模塊相應位置的端子上，模塊與模塊間采取并聯(lián)連接。

5 技改換型后到的基本技術(shù)指標

（1）滿足最新反措與技術(shù)規(guī)范要求

（2）可準確檢測以下直流系統(tǒng)接地故障

1）交流竄入直流系統(tǒng)接地故障；

2）兩套直流系統(tǒng)互竄故障；

3）蓄電池漏液接地故障；

4）對地電壓偏移故障；

5）單點、多點及單極、兩極接地故障。

6 在線絕緣監(jiān)測裝置技改換型的后期維護措施

6.1 不斷提升相關(guān)人員的能力

相較于改造前，線絕緣監(jiān)測裝置改造后對工作人員的操作技術(shù)有了更高的要求，需對相關(guān)人員需要進行技術(shù)培訓。可聘請相關(guān)專家進行定期培訓，通過設(shè)置理論課程學習與考核，以及實踐操作課程，使參訓人員可以更好地將理論知識應用于實際操作，提升其操作技能。同時還要強調(diào)安全教育。在線絕緣監(jiān)測裝置的安裝與運行都要接觸到直流電，因而需要特別注意工作人員的安全，定期組織培訓增強其安全意識，確保其工作安全。

6.2 做好該設(shè)備的定期維護

在線絕緣監(jiān)測裝置技術(shù)改造之后的裝置雖然在各方面的性能均得以改善，但該裝置仍然使用蓄電池續(xù)航，因而會受到逆變電源諧波流的影響[3]，干擾其設(shè)備的使用性能。首先，相關(guān)的工作人員需要合理地設(shè)置監(jiān)測裝置的運行參數(shù)。其次對該裝置中監(jiān)測到的異常數(shù)據(jù)進行反復核查，看是否是裝置本身出現(xiàn)的問題造成監(jiān)測數(shù)據(jù)失真[4]。再次，定期對該裝置進行維修檢查，以便于更好地掌握裝置運行的數(shù)據(jù)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)問題處可及時記錄在冊并找出解決方案。

6.3 巧妙使用直流接地故障定位裝置

在實際的運行過程中，改造后裝置的工作負荷較之前有了很大程度的提升，為確保裝置的使用性能，可安裝直流接地故障定位裝置，保證在有電流干擾的狀態(tài)下，迅速判定出線路出現(xiàn)故障位置，為維修人員對比數(shù)據(jù)尋找異常點節(jié)省時間。裝置中接入故障信號之后，將低頻交流電信號導出，再通過交流電流互感器檢測該低頻電流，得到該電流的具體信息，便于維修人員對其進行排查。

7 結(jié)語

水電站的運行安全直接關(guān)系到整個水電站電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。為了及時獲取直流系統(tǒng)的絕緣情況有必要安裝一款在線絕緣監(jiān)測裝置。該裝置可以實現(xiàn)自動監(jiān)控線路的絕緣情況，發(fā)現(xiàn)線路異常的故障地方，這樣一來既可以節(jié)省維修人員排查故障的時間，又可以快速地幫助維修人員判斷故障類型，進而保護整個水電站的運行安全。