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檢測橋電阻對直流電源系統安全運行的影響分析

文檔作者：李晶，羅洋，陳軻娜文檔來源：國網四川省電力公司電力科學研究院		點擊數：	更新時間： 2024年11月24日
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第37卷第6期
2014年l2月
四川電力技術
Siehuan Electric Power Technology
Vo1．37，No．6
Dec．，2014
檢測橋電阻對直流電源系統安全運行的影響分析
李晶，羅洋，陳軻娜
(國網四川省電力公司電力科學研究院，四川成都610072)
摘要：變電站采用兩套獨立運行的直流電源系統，提高了站用電系統的可靠性，但實際運行中一些不當因素會使兩
段直流母線發生互串。微機型絕緣監測裝置不僅提高了接地故障的監測能力，而且還能進行直流互串檢測。探討了
微機型絕緣監測裝置的檢測橋電阻值選取，同時還對直流互串時檢測橋電阻對直流電源系統運行狀態的影響作了仿
真分析，為檢測橋電阻的選擇提供了參考。
關鍵詞：直流電源系統；絕緣監測裝置；直流互串；檢測橋電阻
Abstract：It can improve the reliability of the auxiliary power system for substations by using two independent DC power systems．
However，some factors in the actual operation will make the two DC buses occur DC crosstalk．The monitoring ability of
the grounding fault is improved by microcomputer insulation monitor，and the DC crosstalk is also detected by the device．The
selection criteria of the detecting bridge resistor for microcomputer insulation monitor axe discussed．Meanwhile，a simulation
analysis on the influence of detecting bridge resistor on the safe operation of DC power system is carried out during DC
crosstalk，which provides a reference for the selection of detecting bridge resistor．
Key words：DC power system；insulation monitor；DC crosstalk；detecting bridge resistor
中圖分類號：TM835 文獻標志碼：A 文章編號：1003—6954(2014)06—0016—04
0 引 言
變電站直流電源系統是站用電源系統的重要組
成部分，而直流電源系統絕緣監測儀作為監測直流
電源系統絕緣狀態的專用裝置，對直流電源系統正
負極接地、系統外電源串人等故障造成的電壓異常
進行監測和告警¨ J。然而，由于直流電源系統絕
緣監測儀技術規范的長期缺失，造成目前在運的大
部分直流電源系統絕緣監測裝置與國家電網公司企
業標準Q／GDW 1969—2013《變電站直流系統絕緣
監測裝置技術規范》的要求存在較大差距。其中，
該企業標準明確規定了微機型絕緣監測裝置中檢測
橋對直流電源系統直流電壓的影響范圍和對直流互
串故障的查找能力。因此，確定檢測橋中平衡橋電
阻值和不平衡橋電阻值的合理范圍，并開展直流互
串下的微機型絕緣監測裝置運行分析就顯得尤為關
鍵。
這里探討了變電站雙套直流電源系統的平衡橋
電阻和不平衡橋電阻的選取，并仿真分析了發生直
流互串時絕緣監測裝置的運行情況，為檢測電阻的
· 16 ·
選擇提供了參考。
1 站用直流電源系統中直流互串問題
變電站雙套直流電源系統的直流母線正常時，
均采用母線分段運行方式。在系統需要時，也可合
上兩段直流母線問的聯絡刀閘成為并列運行方式，
即I段母線的正、負極分別與II段母線的正、負極對
應相連。而直流互串是指一段直流母線一極與另一
段直流母線一極出現非正常聯接，兩段直流母線的
剩余一極并不相連的情況，典型直流互串有共正
(負)極和異極相連兩種情況H J。直流互串不僅會
造成變電站兩段直流母線的正、負極對地電壓及其
絕緣狀況發生變化，若此時直流電源系統中再出現
接地故障，必將給直流電源系統帶來巨大的安全問
題。
據調查分析，產生直流電源系統直流互串的原
因主要有 以下3點。
① 在新建、擴建或技術改造的施工過程中，將
負荷的電源線分別接入兩段直流母線。
② 在倒負荷操作時，將某些負荷從一段母線轉

第37卷第6期
2014年12月
四川電力技術
Sichuan Electric Power Technology
V01．37。No．6
Dec．。2014
公式為
I ’DC ． ± ! 一
R(R：1+Rn)+2JR lRn
· 。c1 (R+Rn籬)·( RR +R尺：l+尺：1 R ) I 。
(3)
(2)兩段直流電源系統共正極或共負極運行
兩段直流電源系統共正極或共負極運行，往往
是誤接線或電纜絕緣下降造成的，若此時其中一段
直流電源系統再發生接地故障，必將導致整個系統
接地。兩段直流電源系統共正極的等值電路如圖4
所示。
圖4 兩套絕緣監測裝置共正極的等值電路圖
如圖4所示，設直流電源系統中VD 。：VD =
220 V，R為25 kgl，R 為120 kil，R 為兩套直流電
源系統互串電路的等值電阻。兩套直流電源系統正
負極對地絕緣良好，系統正常運行0．5 s后發生共
正極互串，并在故障發生0．5 S后，每0．5 s交替投
人第一套直流電源系統的不平衡橋電阻至正極和負
極。設互串電路的等值電阻尺 分別為1 kll、10
kQ、100 kIl，其 、 的仿真電壓波形見圖5。
由圖5可知，共正極互串并不會引起絕緣良好
的直流電源系統出現電壓偏移，不平衡橋電阻的投
入使得電壓出現波動，互串電路等值電阻越大，則電
壓波動越明顯。
(3)一段直流電源系統正極與另一段直流電源
系統負極互串
一段直流電源系統正極與另一段直流電源系統
負極互串，往往是直流電源系統在改造中接線錯誤
等人為因素造成的，這時直流電壓將出現較大偏移。
兩段直流電源系統正負極互串的等值電路如圖6所
示。
設兩套直流電源系統正、負極對地絕緣良好，系
統正常運行0．5 s后發生正、負極互串，并在故障發
生0．5 s后，每0．5 S交替投入第一套直流電源系統
的不平衡橋電阻至正極和負極。設互串電路的等值
· 18 ·
電阻R 分別為1 kil、10 kQ、100 kll，其l，1、 的仿
真電壓波形見圖7。
0 05 1 1．5 2 25 3
時間(，)
(a)等值電阻Re=1 kQ
0 n5 1 1 5 2 2 5 3
時間(，)
(b)等效電阻R,=10 kFl
l
1
0 05 ' 1 5 2 25 3
時間(，)
(c)等值電阻R~,=1O0 kQ
圖5 共正極互串下的電壓波形圖
圖6 兩段直流電源系統正負極互串的等值電路圖
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∞ 佰 竹 ∞ ∞ ¨ 佗 ∞ ∞ ∞ ∞ 幅 仲 ∞ ∞ ¨ ” ； 惜伽Ⅲ ；
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第37卷第6期
2014年l2月
四川電力技術
Sichuan Electric Power Technology
Vo1．37，No．6
Dec．。2014
I - l
l i
1 1．5 2
時間(，)
(a)等值電阻R =1 kQ
I
； i ： f
1 '5 2
時間(f)
(b)等值電阻R =10 kfl
' 1五 2
時闖(f)
(c)等值電阻Rg=100 kQ
圖7 正負極互串下的電壓波形圖
由圖7可知，正、負互串將直接引起絕緣良好的
直流電源系統出現電壓偏移，互串電路等值電阻越
小，電壓偏移越大。不平衡橋電阻的投入使電壓出
現波動，互串電路等值電阻越大，則電壓波動越明
顯。
由圖5、圖7可見，雙套直流電源系統的兩段直
流母線絕緣監測宜采用一臺絕緣監測裝置監測兩段
母線或采用具備交互信息、協調控制功能的兩臺絕
緣監測裝置，實現在系統出現直流互串時避免投切
不平衡橋電阻，以減少電壓波動。
3 結論
依據對微機型絕緣監測裝置檢測電阻安全性驗
證研究，從降低直流母線電壓偏移和波動范圍的角
度，對裝置的平衡橋檢測電阻和不平衡橋檢測電阻
值的選擇進行分析。同時，針對直流電源系統直流
互串的問題，分別對共正極和正負極互串兩種方式
進行了仿真研究，探討了互串電路等值電阻對直流
母線電壓偏移和波動的影響，為微機型絕緣監測裝
置的運行和參數選擇提供了參考。
參考文獻
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(收稿日期：2014—08—29)

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