直流系統(tǒng)接地是一種易發(fā)生且對電力系統(tǒng)危害較大的故障。直流系統(tǒng)正極接地，可能造成繼電保護(hù)誤動(dòng)，因?yàn)樘l線圈接直流電源負(fù)極，系統(tǒng)再有一點(diǎn)接地或絕緣不良，可能引起保護(hù)誤動(dòng);直流系統(tǒng)負(fù)極接地，系統(tǒng)再有一點(diǎn)接地或絕緣不良，可將跳閘回路或合閘回路短路，造成保護(hù)拒動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)發(fā)生故障，保護(hù)的拒動(dòng)必然導(dǎo)致系統(tǒng)事故擴(kuò)大，同時(shí)還可能燒壞繼電器的觸點(diǎn)或熔斷器。通過對直流系統(tǒng)的絕緣電阻檢測，能預(yù)防和發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中發(fā)生或潛在的接地故障。因此，為保護(hù)變電站的安全可靠運(yùn)行，防止發(fā)生兩點(diǎn)接地可能造成的嚴(yán)重后果，直流系統(tǒng)都必須裝設(shè)能夠連續(xù)工作且靈敏度足夠高的絕緣監(jiān)測裝置，必須對直流系統(tǒng)的支路對地絕緣電阻進(jìn)行測量判斷，如圖所示。

　　絕緣監(jiān)測裝置是監(jiān)視直流系統(tǒng)絕緣情況的一種裝置， 可實(shí)時(shí)監(jiān)測線路對地漏電阻，此數(shù)值可根據(jù)具體情況設(shè)定。當(dāng)線路對地絕緣降低到設(shè)定值時(shí)，就會(huì)發(fā)生告警信號。

　　絕緣監(jiān)測的設(shè)備組成有:主機(jī)、TA采集模塊以及絕緣監(jiān)測電流變送器(以下簡稱TA),此為基本配置。對于比較大型復(fù)雜的直流系統(tǒng)，饋線支路數(shù)多且有直流分屏?xí)r，可配置絕緣監(jiān)測分機(jī)來擴(kuò)展。

　　絕緣監(jiān)測設(shè)備主機(jī)采用電橋檢測原理，實(shí)時(shí)監(jiān)測正負(fù)直流母線的對地電壓和絕緣電阻， 當(dāng)正負(fù)直流母線的對地絕緣電阻低于設(shè)定的報(bào)警值，自動(dòng)啟動(dòng)支路巡檢功能。實(shí)時(shí)絕緣監(jiān)測分為母線檢測和支路巡檢兩部分。

　　目前廣泛采用微機(jī)絕緣監(jiān)測裝置，微機(jī)直流系統(tǒng)接地監(jiān)測裝置適用于變電站，發(fā)電廠以及通信、煤礦、冶金等大型廠礦企業(yè)直流電源系統(tǒng)的地緣監(jiān)洲和接地檢測。此裝置采用平衡橋和不平衡橋結(jié) 合的原理完成直流母線的監(jiān)測，不對母線產(chǎn)生任何交流或直流干擾信號，不會(huì)造成人為絕綠電阻下降； 利用電流差原理，對因支路接地產(chǎn)生的對地漏電流進(jìn)行在線無接觸測量，可實(shí)現(xiàn)接地故障支路的選線定位。

　　(1)直流按地的類型。直流系統(tǒng)間接接地、非金屬接地、環(huán)路接地、正負(fù)同時(shí)接地、正負(fù)平衡接地、多點(diǎn)接地、交流竄人等。

　　(2)直流系統(tǒng)地緣監(jiān)測裝置主要功能。線檢測直流系統(tǒng)的對地絕緣狀況 (包括直流母線、蓄電池回路、每個(gè)電源模塊和各個(gè)饋線回路絕緣狀況)，并自動(dòng)檢出故障回路。絕緣監(jiān)測裝置為獨(dú)立的智能裝置，布置在直流饋線屏(柜) 上，可與成套裝置中的總監(jiān)控裝置和變電站監(jiān)控系統(tǒng)通信。直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置可對母線電壓和各支路對地絕緣電阻進(jìn)行測量判斷，超出正常范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。

　　(3)直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置通信過程。絕緣監(jiān)測系統(tǒng)屬于直流監(jiān)控產(chǎn)品的一種，與蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)、充電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)、饋線監(jiān)測系統(tǒng)等同時(shí)運(yùn)行。絕緣監(jiān)測系統(tǒng)直接的監(jiān)測對象為直流母線，監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線傳輸給集中監(jiān)控器，或通過繼電器報(bào)警觸點(diǎn)傳送給集中監(jiān)控器。集中監(jiān)控器獲知絕緣監(jiān)測系統(tǒng)的信息、 通過總線與后臺監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信。

　　(4)直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置的類型。包括絕緣監(jiān)察繼電器(只能進(jìn)行正、負(fù) 母線對地電阻和電壓顯示，不正常時(shí)可及時(shí)報(bào)警并顯示接地類型)和微機(jī)型絕緣 監(jiān)測裝置(具有各饋線支路絕緣狀況進(jìn)行自動(dòng)巡檢及電壓超限報(bào)警功能，并能對所有支路的正對地、負(fù)對地的絕緣電阻，對地電壓等一一對應(yīng)顯示，不正常時(shí)間 對故障支路顯示出支路號及故障類別和報(bào)警)。

　　一、檢測原理

　　目前直流系統(tǒng)絕緣電阻檢測方法可分為交流法和直流法，其中直流法主要基于電橋平衡的漏電流檢測法，交流法主要包括信號注入法和變頻探測法。

　　（1）信號注人法。由于注入的為低頻載波脈沖信號，會(huì)受到系統(tǒng)電容電流的嚴(yán)重干擾，假如支路中存在大電容元件或等效對地電容較大時(shí)， 必須對電容電流進(jìn)行補(bǔ)償后才能使用該方法，而且測量精度不準(zhǔn)。另外注人的低頻載波脈沖信號將對于原系統(tǒng)面言，相當(dāng)于人為增加的外部干擾，使得系統(tǒng)的電壓紋波變大，影響其他設(shè)備的使用。

　　(2)漏電流檢測法。利用霍爾效應(yīng)的直流傳感器檢測出每條支路的直流電流信號.根據(jù)磁平衡原理，無接地的支路傳感器輸出為零，而故障支路輸出不為零。

　　(3)變頻探測法.其基本原理是在直流母線中注人兩組幅值一樣、 頻率不同的交流信號，然后檢測支路上感應(yīng)出的低頻信號，當(dāng)系統(tǒng)絕緣電阻下降發(fā)生接地故障時(shí)，檢測出的低頻信號幅值會(huì)發(fā)生明顯的變化，但是該方法和信號注人法一樣，存在對地電容電流的干擾問題。因此，實(shí)際現(xiàn)場中簡單易行的方法還是基于電橋原理的直流法。

　　1.監(jiān)測方法

　　1）電橋法

　　直流電橋法主要有平衡電橋法、不平衡電橋法等，但是，近年來，大多數(shù)的直流地緣監(jiān)測裝置均采用平衡電橋與不平衡電橋相結(jié)合運(yùn)行的雙橋法。電橋法，就是通過設(shè)置兩個(gè)電阻和直流系統(tǒng)正負(fù)極對地電阻組成電橋，系統(tǒng)正常時(shí)，電橋平衡；而系統(tǒng)出現(xiàn)某點(diǎn)接地時(shí)， 電橋?qū)⑹テ胶猓a(chǎn)生報(bào)警信號。

　　在直流母線上采用橋接電阻作為電壓取樣電阻網(wǎng)絡(luò)，用歐姆定律直接計(jì)算的原理。傳感器是直流漏電流傳感器，傳感器環(huán)繞安裝在直流支路的正負(fù)出線上。 從支路正端流出的電流經(jīng)過支路負(fù)載，返回支路負(fù)端。當(dāng)支路沒有接地時(shí)，穿過傳感器的電流大小相等、方向相反，產(chǎn)生的磁場相互抵消，傳感器不反映負(fù)載電流變化;當(dāng)該支路通過接地電阻接地時(shí)，穿過傳感器的電流差產(chǎn)生磁場，傳感器的輸出發(fā)生變化，通過解調(diào)得到支路接地漏電流。因此，主機(jī)通過檢測各支路傳感器的輸出是否為零，即可判斷直流系統(tǒng)接地故障支路，并通過測量 母線的正、負(fù)電壓即可計(jì)算出接地電阻。使用該方法，傳感器與被測支路只有磁的聯(lián)系，沒有電的聯(lián)系，而且無需向被測支路加人任何輔助信號，如圖4-5 所示。

　　平衡電橋電阻阻值的選擇:選擇和確定平衡橋電阻的阻值是直流絕緣監(jiān)測裝置核心，在裝置接于負(fù)電源極的平衡橋發(fā)生損壞或開路時(shí)，保護(hù)出口繼電器線圈所分配的電壓應(yīng)小于額定電壓的55%。同時(shí)通過理論分析和數(shù)學(xué)模型得知:直流絕緣監(jiān)測裝置平衡橋電阻阻值應(yīng)大于裝置所在直流標(biāo)稱電壓中所規(guī)定的絕緣電阻整定值(推薦值220V、30kn; 110V、 15kQ)。

　　2.監(jiān)測方法

　　2）信號注入法

　　就是通過向系統(tǒng)直流母線注入一個(gè)低頻交變信號， 當(dāng)某條支路發(fā)生接地故障， 用鉗形電流探頭檢測出流過故障點(diǎn)的電流大小，從而計(jì)算出故障支路接地電阻。

　　由于注人的為低頻載波脈沖信號，會(huì)受到系統(tǒng)電容電流的嚴(yán)重干擾。假如支路中存在大電容元件或等效對地電容較大時(shí)，必須對電容電流進(jìn)行補(bǔ)償后才能使用該方法，而且測量精度不準(zhǔn)，另外，注人的低頻載波脈沖信號對于原系統(tǒng)而言相當(dāng)于人為增加的外部干擾，使得系統(tǒng)的電壓紋波變大，影響其他設(shè)備的使用。 信號注人法原理如圖4-6所示。

　　3監(jiān)測方法

　　3）直流漏電流法

　　利用霍爾效應(yīng)的直流傳感器檢測出每條支路的直流電流信號，根據(jù)磁平衡原理，無接地的支路傳感器輸出為零，而故障支路輸出不為零，如圖4-7所示。

　　4.變頻探測法

　　其基本原理是在直流母線中注人兩組幅值一樣而頻率不同的交流信號，然后檢測支路上感應(yīng)出的低頻信號，當(dāng)系統(tǒng)絕緣電阻下降發(fā)生接地故障時(shí)，檢測出的低頻信號幅值會(huì)發(fā)生明顯的變化，但是該方法和信號注人法一樣，存在對地電容電流的干擾問題。

　　5. EGU02MC型微機(jī)直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置與直流模EDU02MC和主監(jiān)控EMU10配合，目前在變電站閥控密封鉛酸蓄電池直流設(shè)備上廣泛采用， EGU02MC型微機(jī)直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置采用了電橋法型檢測原理和微機(jī)技術(shù)，就是具有自動(dòng)選擇、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)顯示功能的絕緣監(jiān)察裝置。

　　二、功能與特點(diǎn)

　　1.絕緣監(jiān)測裝置必備的顯示和檢測功能

　　直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置應(yīng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測并顯示直流系統(tǒng)母線電壓、 正負(fù)母線對地直流電壓、正負(fù)母線對地交流電壓、正負(fù)母線對地絕緣電阻及支路對地絕緣電阻等數(shù)據(jù)且符合表1和表2的規(guī)定。

　　表1          電壓檢測的范圍及精度測量精度

　　表2               對地絕緣電阻測量精度項(xiàng)目

　　2.常規(guī)監(jiān)測(長期工作)

　　(1) 數(shù)字顯示母線電壓值，當(dāng)電壓過高或過低時(shí)輸出報(bào)警信號。

　　(2) 數(shù)字顯示正、負(fù)母線的對地絕緣電阻值，當(dāng)絕緣電阻過低時(shí)輸出報(bào)警信號

　　(3) 電壓過高或過低、絕緣電阻過低的整定值均采用功能鍵(或撥盤)來整定，數(shù)字顯示各整定值。

　　(4)監(jiān)測范圍寬、精度高，實(shí)時(shí)顯示電壓值(誤差1%)，電阻顯示范圍為 0. 5kΩ~2MΩ (誤差10%).

　　3.支路巡查部分(短期工作)

　　(1)巡查時(shí)不需切斷支路電源，疊加信號源(7V、15~2Hz) 時(shí)，有自檢和保護(hù)措施。

　　(2)當(dāng)母線對地地緣電阻降低時(shí)，發(fā)信號。投入信號源后，自動(dòng)巡查各支路 陽抗或單獨(dú)查找各支路的阻抗情況。

　　(3)在系統(tǒng)中存在較大分布電容的情況下，仍能保證電阻顯示精度。

　　(4)配套的小電流互感器型號品種多，尺寸大小只與負(fù)荷電纜粗細(xì)有關(guān)，其電參數(shù)一致，接線無方向要求，可任意安裝。

　　(5)當(dāng)需要監(jiān)測直流分屏上的支路時(shí)，可配套使用EGU02MC型微機(jī)直流分支絕緣監(jiān)測儀。

　　(6)當(dāng)需要故障點(diǎn)定位時(shí)，微機(jī)直流故障點(diǎn)探測儀。

　　4. EMU01MC型的特有功能

　　(1)當(dāng)母線對地絕緣電阻值降低時(shí)，發(fā)信號，并自動(dòng)投入信號源，自動(dòng)巡查各支路阻抗和容抗的情況。

　　(2)工作人員無需操作、無需等待，就能得到故障支路號和對應(yīng)的絕緣電阻值。

　　(3)在系統(tǒng)中存在較大分布電容的情況下，仍能保證電阻顯示精度。(4)含有閃光電源(選用時(shí)注明)。明)。

　　(5)備有RS-232C,485標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口，便于無人值班。

　　(6)對蓄電池的電壓(實(shí)時(shí)顯示)、電流和溫度監(jiān)測、報(bào)警與顯示。