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电厂直流系统接地故障分析

发布时间:2019-07-14 02:11:07 文章来源:工具之家    

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陈华

摘 要zhiliuxitongweidianchangdejidianbaohu装置jian控及事gu照明dengti供dian源给出了dian厂zhiliuxitongmoxing及其dengxiao电lu;总结了zhiliuxitongjiediguzhang的类型fen析了电厂zhiliuxi统yidianjiedi故zhanghe两dianjiedi故zhangshi的影响;深ru研究了当前国内waizhiliuxi统故zhangjiance方fa原理fen析ge方fa原理的特点zhenduizhiliuxi统故障提出了xiang应的防范和处理措shi

关键词:电厂 直liu系统 jiedi

zhongtu分类号:TM62 文献标识码:A 文章编号:1672-37912014)03a)-0111-02

发电厂和变电zhan均youzhiliu辅助系统直liu系统zuoweibu间duan电源为整个系tongde保hu、监控以及da合闸电liu的电磁操dong机构deng提供电源直liu系统的安quan稳dingyunxingdui整个电力系统you安全性和ke靠性至关重要。zhiliu系统shiyi个独lide电源系统,与电厂的yunxing方式的yunxing无关。直流系统具有支路多、涉及面广且工作环境恶劣等特点。直流系统发sheng故障shi可nengzao成保护装置误动和拒动,yanzhong时可neng造成da面ji停电严重后果。benwenshou先给出电厂直流系统的模型及其等效电路,zaici基础上分析直流系统故障类型,以及各类故障的影响,分析当前zhong类直流系统故障检测方法,总结实际运行中的一些zhuyi事项。本文的研究内容可为今后电厂直流系统运行与wei护提供理lun支持。

1 电厂直流系统模型及等效电路

畜电池故障总是先从gebie电池中发生,整zu畜电池发生故障的机率较小,因此,与其ta电源相比,畜电池组的安全性和可靠性具有无可比拟的优势,发电厂的直流系统的电源bu分包括畜电池组和充电装置构成。目前充电装置主要是高频kai关型充电装置,高频开关型充电装置具有质量体积较小,效率高等优点。发电厂直流系统结构图ru图1所shi,主要还包括供电网络、保护设备及负载等几部分。

直流系统构成有以xia基本原则xuan择的设备应gai具有先jin、可靠、经济合理的特点;zai保证可靠性的条件下,使接xian尽可能简单。直流系统的保护设备主要有yong于过电流保护保险丝和空气开关以及接地告警装置。直流系统的等电路如图2所示。

2 直流系统故障分析

直流电源是有ji性的,与jiao流系统不tong的是,直流电源的地是相dui于中性点而言的,并不一ding会和交流系统中的大地相连,当直流电源系统的某一极相对于中性点的jueyuandianzudi于某一定值时即认为直流系统发shengliao接地故障。直流系统本身接xian复杂,工作环境恶劣,接地故障时有发生。直流系统发生接地故障的原因大致有以下几种:(1)直流xian路和设备受潮、接地he进水。(2)设备金属外壳生锈。(3)直流回路因质量问题或老化及某些外力损伤还引起的jueyuan性能下降。直流系统故障类型分为电阻性接地故障、有yuanjie地故障及多分支接地故障三类,其中电阻性接地故障又分为单点接地故障和多点接地故障。

dang直流系统发生一点故障时,故障电流并没有形chenghui路,因而对系统影响不大,但若不及时排除,很容易youfa多点接地故障而对系统形成致命的影响。一般中间ji电器线圈和跳闸线圈都与直流电源负极相连,因此zheng极接地故障时可能造成保护误动;负极接地时可能造成跳闸回路或合闸回路短路而使保护拒动,而使停dianfan围扩大(越级跳闸)。因此当直流系统发生一点故障时bi须及时发现排除。如图3所示,当A、B两点发生接地故障时,KA1、KA2被短接,从而导致KM误跳闸。同理,AC、AD及DF发生两点接地故障shidu会引发误动作,而DE、BE及CE发生两点接地故障时则会引起开关拒动。

3 直流系统接地故障检测

直流系统的安全稳定运行是电厂安全稳定运行的基础,如何快速的检cebing排除直流系统的接地故障显的独尤为重要,实际运行中使用故障检测仪lai检测直流系统故障,各个生产shang生产的故障检测原理不尽相同,各有优缺点,主要有直流mu线电qiaofa、信号注入法、差流检测法几种xia文将分析这几种检测方法的原理及其特点,为实际运行提供理论依据。

3.1 直流母线电桥法

电桥法在直流系统jue缘监测中应yongjiao多,通过在直流母线之中入电阻,形成ping衡电桥来检测直流系统是否发生短路故障,原理如图4所示。

当直流系统没有发生接地故障时,电桥平衡,ji电器C中没有电流流过;当直流系统发生接地故障时,电桥不平衡,继电器C中线圈会有电流,且接地故障极可以通过该电流的方xiangque实。若直流母线电ya为U,继电器线圈电阻为,则可以计算出继电器C上的电压为:

若时,继电器线圈电流为:

当时,;

当,即正极接地故障时有:;

当,即负极接地故障时有:

实际运行中会给继电器C设定一个门槛值,当流过的电流大于门槛值时即panding直流系统发生了接地故障。直流母线电桥法有如下特点:(1)设备简单、经济性较强;(2)由于在实际运行中,监测装置中桥臂电阻很难相等,因此会造成一些误差;(3)继电器C的线圈电阻应该足够大,如此才能降低其动作电流,以免引起系统其他继电误动;(4)若直流系统正负极均出现相同程度的绝缘下降电桥仍平衡,无法检测。

3.2 信号注入法

信号注入法是在直流系统发生接地故障时,向故障母线和地之间注入低频信号,通过钳xingdian流检测仪检测[5]各条kui线zhongshi否含有低频信号,因为注入的低频信号会从故障kui线流出,该原理如图5所示。钳型电流检测仪可以识bie出馈线电流中的阻性电流分量,经过处理可以得出馈线的绝缘电阻,从而找到接地点。该方法可以实现不停电检测直流接地故障,便仍有不足之处,如钳型电流检测仪检测的灵敏度受直流系统分布电容影响较大、注入的低频率信号会增大直流系统电压的纹波系tongdeng。

为了克服分布电流的影响到,可以注入变频信号,设注入的两种交替低频信号频率分别为和,测量点后的分布电容为C,接地电阻为,则电流分别为:

gen据以上两式可以得出钳型电流检测仪测得的阻性电流为:

其中。

3.3 差流检测法endprint

差流检测法的原理图如图6所示,U+、U-分别为直流母xianzheng负极电压,I+、I-分别为馈线正负极电流。假设、分别为接地电阻和接地电流,因此:(1)当直流系统正常运行未发生接地故障时,,正极电流与负极电流大小相等,方向相反。(2)正jifa生短路故障时有:。(3)负极发生短路故障时有:。

单馈线发生接地故障时,可计算出故障馈线的对地绝缘电阻为:

式中U为直流母线正负极电压差的绝对值。根据故障电流的方向即可确定故障极的极xing

差动检测法可以对接地馈线进行定位,且可以确定故障极的极性,对不同馈线正负极绝缘程度等同下降判断时也可以作出判断,但对同一支路正负极绝缘程度等同下降无法判断。

4 直流系统运行接地故障防范与处理

对于首次投入的直流系tongshe备,应该进行以下shiyan:(1)绝缘监测及信号报警试验;(2)耐压及绝缘试验。在实际运行和管理中应该注yi以下几点:(1)规范直流系统设备运行维护人员的zhi责管理权xian,禁止运行人员随意操作;(2)定期对直流电流系统设beijin行状态评估,找出直流系统中cun在的缺陷,并进行gaizao和检修,防范于未然;(3)对于具有两组或以上畜电池组的直流系统应该采用分duan母线运行方式,提高系统可靠性;(4)尽量改善直流电源系统的运行环jing定期做好卫生清理、防潮等工作。

5 结语

直流系统为发电厂监测、保护等二次设备提供电源,并作为电厂事故保安电源,相当于电厂的“神经”。直流系统的发生接地故障时必须尽量的找出排除,确定一次系统的安全可靠运行。本文给出了电厂直流系统模型及其等效电路;总结了直流系统接地故障的类型,分析了电厂直流系统一点接地故障和两点接地故障时的影响;深入研究了当前国neiwai直流系统故障检测方法原理,分析各方法原理的特点;针对直流系统故障提出了相应的防范和处理措施。为电厂直流系统运行人员提供理论支持。

参考文献

[1]白忠敏.电力工程直流系统设计手ce[M].北京:中国电力出版社1991.

[2]徐玉凤.直流系统接地故障检测[M].广州电qian顺电子设备有限公司,2010.

[3]Jose Marrero. Understand Ground Fault Detection&Isolation in DC Systems[J]. IEEE, 2000, 1707-1711.

[4]王金凤.直流系统接地故障检测方法的研究[D].天津大xue硕士学位论文,2005.

[5]林hui文.变电zhan直流系统的运行维护与接地处理[J].广dong科技,2010,2:18-23.

[6]杜中良,张哗,hu振江,等.直流系统绝缘监察仪的原理及方案分析[J].电站系统工程,2005,21(l):63-63.endprint

差流检测法的原理图如图6所示,U+、U-分别为直流母线正负极电压,I+、I-分别为馈线正负极电流。假设、分别为接地电阻和接地电流,因此:(1)当直流系统正常运行未发生接地故障时,,正极电流与负极电流大小相等,方向相反。(2)正极发生短路故障时有:。(3)负极发生短路故障时有:。

单馈线发生接地故障时,可计算出故障馈线的对地绝缘电阻为:

式中U为直流母线正负极电压差的绝对值。根据故障电流的方向即可确定故障极的极性。

差动检测法可以对接地馈线进行定位,且可以确定故障极的极性,对不同馈线正负极绝缘程度等同下降判断时也可以作出判断,但对同一支路正负极绝缘程度等同下降无法判断。

4 直流系统运行接地故障防范与处理

对于首次投入的直流系统设备,应该进行以下试验:(1)绝缘监测及信号报警试验;(2)耐压及绝缘试验。在实际运行和管理中应该注意以下几点:(1)规范直流系统设备运行维护人员的职责管理权限,禁止运行人员随意操作;(2)定期对直流电流系统设备进行状态评估,找出直流系统中存在的缺陷,并进行改造和检修,防范于未然;(3)对于具有两组或以上畜电池组的直流系统应该采用分段母线运行方式,提高系统可靠性;(4)尽量改善直流电源系统的运行环境。定期做好卫生清理、防潮等工作。

5 结语

直流系统为发电厂监测、保护等二次设备提供电源,并作为电厂事故保安电源,相当于电厂的“神经”。直流系统的发生接地故障时必须尽量的找出排除,确定一次系统的安全可靠运行。本文给出了电厂直流系统模型及其等效电路;总结了直流系统接地故障的类型,分析了电厂直流系统一点接地故障和两点接地故障时的影响;深入研究了当前国内外直流系统故障检测方法原理,分析各方法原理的特点;针对直流系统故障提出了相应的防范和处理措施。为电厂直流系统运行人员提供理论支持。

参考文献

[1]白忠敏.电力工程直流系统设计手册[M].北京:中国电力出版社,1991.

[2]徐玉凤.直流系统接地故障检测[M].广州电仟顺电子设备有限公司,2010.

[3]Jose Marrero. Understand Ground Fault Detection&Isolation in DC Systems[J]. IEEE, 2000, 1707-1711.

[4]王金凤.直流系统接地故障检测方法的研究[D].天津大学硕士学位论文,2005.

[5]林慧文.变电站直流系统的运行维护与接地处理[J].广东科技,2010,2:18-23.

[6]杜中良,张哗,胡振江,等.直流系统绝缘监察仪的原理及方案分析[J].电站系统工程,2005,21(l):63-63.endprint

差流检测法的原理图如图6所示,U+、U-分别为直流母线正负极电压,I+、I-分别为馈线正负极电流。假设、分别为接地电阻和接地电流,因此:(1)当直流系统正常运行未发生接地故障时,,正极电流与负极电流大小相等,方向相反。(2)正极发生短路故障时有:。(3)负极发生短路故障时有:。

单馈线发生接地故障时,可计算出故障馈线的对地绝缘电阻为:

式中U为直流母线正负极电压差的绝对值。根据故障电流的方向即可确定故障极的极性。

差动检测法可以对接地馈线进行定位,且可以确定故障极的极性,对不同馈线正负极绝缘程度等同下降判断时也可以作出判断,但对同一支路正负极绝缘程度等同下降无法判断。

4 直流系统运行接地故障防范与处理

对于首次投入的直流系统设备,应该进行以下试验:(1)绝缘监测及信号报警试验;(2)耐压及绝缘试验。在实际运行和管理中应该注意以下几点:(1)规范直流系统设备运行维护人员的职责管理权限,禁止运行人员随意操作;(2)定期对直流电流系统设备进行状态评估,找出直流系统中存在的缺陷,并进行改造和检修,防范于未然;(3)对于具有两组或以上畜电池组的直流系统应该采用分段母线运行方式,提高系统可靠性;(4)尽量改善直流电源系统的运行环境。定期做好卫生清理、防潮等工作。

5 结语

直流系统为发电厂监测、保护等二次设备提供电源,并作为电厂事故保安电源,相当于电厂的“神经”。直流系统的发生接地故障时必须尽量的找出排除,确定一次系统的安全可靠运行。本文给出了电厂直流系统模型及其等效电路;总结了直流系统接地故障的类型,分析了电厂直流系统一点接地故障和两点接地故障时的影响;深入研究了当前国内外直流系统故障检测方法原理,分析各方法原理的特点;针对直流系统故障提出了相应的防范和处理措施。为电厂直流系统运行人员提供理论支持。

参考文献

[1]白忠敏.电力工程直流系统设计手册[M].北京:中国电力出版社,1991.

[2]徐玉凤.直流系统接地故障检测[M].广州电仟顺电子设备有限公司,2010.

[3]Jose Marrero. Understand Ground Fault Detection&Isolation in DC Systems[J]. IEEE, 2000, 1707-1711.

[4]王金凤.直流系统接地故障检测方法的研究[D].天津大学硕士学位论文,2005.

[5]林慧文.变电站直流系统的运行维护与接地处理[J].广东科技,2010,2:18-23.

[6]杜中良,张哗,胡振江,等.直流系统绝缘监察仪的原理及方案分析[J].电站系统工程,2005,21(l):63-63.endprint

科技资讯 2014年10期

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