摘要

廣東電網(wǎng)有限責任公司中山供電局的研究人員毛焱、馮燦成，在2018年第11期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，直流系統(tǒng)是變電站安全運行的重要組成部分。變電站直流系統(tǒng)絕緣選線試驗是直流定檢工作中的重要一環(huán)，可在直流負載支路絕緣降低時，有效檢驗直流系統(tǒng)中安裝的絕緣監(jiān)測裝置能否準確發(fā)出絕緣降低支路選線告警。

本文通過設(shè)計簡易合理的控制電路，利用轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)接地母線選擇，并通過接地電阻調(diào)節(jié)及漏電流傳感器線夾設(shè)計，提高變電站直流系統(tǒng)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。

變電站直流系統(tǒng)[1-2]由充電裝置、免維護鉛酸蓄電池、饋出回路、調(diào)壓裝置和相關(guān)的控制、測量、信號、保護、調(diào)節(jié)單元等設(shè)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(jiān)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(fā)出告警信號。

工作人員在直流系統(tǒng)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(shè)計一種安全高效的變電站直流系統(tǒng)絕緣選線試驗裝置對變電站直流系統(tǒng)維護工作顯得尤為重要。

1設(shè)計方案

1.1絕緣監(jiān)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(huán)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(jiān)測裝置，裝置通過參數(shù)計算及時選出接地母線、接地支路，發(fā)出告警信號，并將信號上送至廠站和主站監(jiān)控系統(tǒng)。

變電站直流系統(tǒng)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(tǒng)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(jié)構(gòu)[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(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)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(diào)電阻調(diào)整接地電流，最終達到直流系統(tǒng)絕緣選線試驗要求。

如圖2所示，當轉(zhuǎn)換開關(guān)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(guān)，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(fā)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(lián)電阻R2—R7阻值選用100?。

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(diào)電阻R1調(diào)節(jié)至合適阻值（110V直流系統(tǒng)采用7k?，220V直流系統(tǒng)采用15k?），并用萬用表在電阻測試孔測量R1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(diào)節(jié)R1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(jiān)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(tǒng)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(shù)量大約有60個，且每排按10個支路設(shè)計，共有6排，故設(shè)計6個線夾，方便現(xiàn)場使用。

以110V直流系統(tǒng)中單個直流支路檢驗為例，首先將YK調(diào)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(guān)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(diào)節(jié)R1至7k?，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(fā)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(fā)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(shè)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(chuàng)新性地對裝置外觀進行了設(shè)計。

如圖3所示，裝置面板接線采用插入式結(jié)構(gòu)，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(shè)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(qū)分不同電路工作狀態(tài)。

電阻調(diào)節(jié)及測量口便于試驗過程中電阻調(diào)節(jié)及測量當前阻值。接地母線切換開關(guān)采用撥動型開關(guān)，每種狀態(tài)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(shè)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(cè)，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(shù)據(jù)對比

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

通過試驗數(shù)據(jù)的對比，該絕緣選線試驗裝置可將傳統(tǒng)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(tǒng)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(shè)備的安全。

圖5裝置試驗數(shù)據(jù)對比圖

結(jié)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(tǒng)絕緣選線試驗工作。試驗裝置面板設(shè)計簡潔，指示清晰明了，方便試驗人員現(xiàn)場操作，可在行業(yè)內(nèi)廣泛推廣。

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