王 跃

（新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 尼勒克 835700）

从其功能上来看，直流电源可以作为继电保护、开关分合、控制线路的直流操作电源使用，并不受大交流电源的干扰，即在水电站中直流电源是一个完全独立的部分，即使是突然停电，它也可以继续工作，以便于为信号的获取、自动装置的保护模式的开启提供电源供给。它的正常与否直接影响电站的安全可靠运行。

1 JLTEJ 水电站直流220V 系统简介

JLTEJ 水电站直流220 V 系统由两套独立运行的装置构成，每套装置由一面充电柜、一面馈电柜、两面蓄电池柜等组成；充电装置由整流模块ZMK-22020、ZJK-20 主监控单元整流器、硅调压装置、保护告警回路、ZJY-20Z 绝缘监测、开关量检测单元等组成；蓄电池选用德国荷贝克DPZV200 型阀控铅酸免维护蓄电池，200 AH、2 V/只、共两组，每组104 只电池。直流220 V 系统接线图见图1。

2 ZJY-20Z 绝缘监测装置运行现状及存在的问题

2.1 运行现状

JLTEJ 水电站机组直流系统由两段直流构成，正常情况下为两段直流独立运行，主控直流室为直流I 段馈电屏、直流II段馈电屏，共106 个支路；现场运行设备为南瑞厂家的绝缘监测主机，设备正常运行。

2.2 存在的问题

2.2.1 装置不具备蓄电池接地告警选线功能

根据反措要求，直流电源系统绝缘监测装置要有两项功能，一是监测蓄电池组绝缘状态，二是检测单体蓄电池绝缘状态。

2.2.2 装置不具备交流接地告警选线功能

根据反措要求，新安装的绝缘监测装置必须具备交流串入直流告警选线功能；原有的直流系统绝缘监测装置，需要进行改造。客观说来，改造之后的装置要增设交流窜直流故障的检测与记录功能，和遇到异常线路情况发出报警的功能。

2.2.3 两极接地不能正常告警选线

装置在系统发生两极接地时，检测正负极对地电阻的功能受到阻碍，有以下两种情况：

①两极接地故障，一方面降低绝缘装置接地检测灵敏度，当有接地发生时，该装置无法做出相对应的报警信号输出，会给系统的安全运行带来危险隐患；另一方面有可能造成线路短路，使得直流系统被烧毁，造成不必要的经济损失。

②蓄电池接地是较为特殊的一种两极接地方式。在蓄电池的中间部位发生接地对电压基本不会产生影响[1-2]。若是在线监测装置在告警方面存在缺陷，不能及时告知接地信息，会造成蓄电池接地失败，影响直流系统的安全使用。

为了及时获取直流系统的绝缘情况，提出安装QDA-300直流在线绝缘监测装置进行技术改造。

3 QDA-300 直流在线绝缘监测装置简介

3.1 工作原理简述

QDA-300 在线绝缘监测装置有三大组成部分，分别是主机、选线模块及互感器。主机的功能是监测母线电压、正负极绝缘电阻、交流窜电电压，若出现异常，主机会发出告警信号，该信号会借由CAN 传递给选线模块，选线模块开始执行选线操作，选出异常线路，将结果传递给主机。主机再借由RS485 与上位机取得联系，将信号传入维修人员的监测系统中。见图2。

图1 直流220V 系统接线图

图2 基本原理示意图

馈线绝缘检测原理：通过装置内部向系统对地投入一个可变电阻的原理，产生一个变化的接地信号。互感器通过检测该信号，从而计算馈线的绝缘情况。

3.2 2QDA-300 直流在线绝缘监测装置接线示意图

装置接线端子标识见图3，装置主、从机运行与后台通信接线见图4，选线模块与CT 接口见图5，辅机接线端子标识见图6，主机与辅机接线见图7，主机与模块接线见图8。

图3 装置后板丝印图

图4 装置主、从通信接口示意图

图5 选线模块与CT 接口示意图

图6 辅机接线端子标识图

图7 主机与辅机接线示意图

图8 主机与模块接线示意图

3.3 2QDA-300 直流在线绝缘监测装置具备功能特点

3.3.1 交流窜电告警、选线

具备测记功能，发生有效值10 V 及以上的交流窜电故障，0.3 s 内告警输出，记录下120 ms 内窜入的交流信号波形及其有效值和发生的时间，而且具备交流选线功能。

3.3.2 直流互窜告警、选线

当直流系统发生直流互窜故障时，装置能判断出互窜的类型，及选出发生窜电的馈线支路。

3.3.3 绝缘告警功能：具备两极平衡接地告警与选线功能

当直流系统发生以下故障时，装置能迅速、准确地发出绝缘故障报警信号，进而选线模块自动投入到工作中，选出异常线路。

3.3.4 压差告警与选线

当系统绝缘降低，还没达到设定的告警值时，如果正负母线对地压差达到设定的压差值时，装置能发出压差告警及选线。

3.3.5 蓄电池接地定位

确定好蓄电池接地的地址，并在接地处立明该蓄电池的编号。蓄电池接地的通道号可通过参数设置界面设置。

3.3.6 电压偏差补偿功能

直流系统正负母线对地电压的比值比保护误动风险因数高出1.222 时，该装置进行对地电压偏差补偿。这一操作可以帮助对地电压的数值归于常态，即正极对地电压与负极对地电压之比大于0.869，或负极对地电压与正极对地电压之比小于1.150。

3.3.7 母线电压异常告警

当直流系统母线电压大于等于标称电压的110%时，产品应发出母线过压告警信息。当直流系统母线电压小于等于标称电压的90%时，产品应发出母线欠压告警信息。

3.3.8 自检功能

装置自动启动自检功能，对装置的组成部分进行检测，还可以自动检测平衡桥与切换桥电阻是否完好。无需定期校验，即可随时发现装置的各种故障，减少运行维护成本。

4 QDA-300 直流在线绝缘监测装置安装

1）取下直流馈线屏的旧绝缘监测装置，以及装置所在的面板，并面板进行开孔；开孔完成后，回装固定；在直流馈线屏面板装上直流绝缘装置，按顺序接上工作电源，增加电源采样端子并接入直流系统；拆除47 K 平衡桥电阻；装置上电开机，根据装置特点测量出的正负对地电阻值判断系统是否仍然存在其他平衡桥电阻，若仍然存在其他平衡桥电阻，根据现场图纸或其他辅助设备找到平衡桥电阻并拆除，直到系统内除装置外没有其他平衡桥电阻；在馈线屏内安装14 通道开口模块，按顺序整齐排列固定好；安指定位置卡装固定开口CT，馈线屏上所有之路都卡上开口CT，放好在合适的位置排列整齐进行固定。

2）按模块到CT 的走线路线，量好每个CT 到指定模块的长度，剪好所有CT 的电话连接线套上相应的号码套管；利用工具把剪好的电话线压上水晶头，测量电话线两端通讯是否正常；按预先定好的路线扎好CT 到模块间的连接线，要求规范整洁；用二芯屏蔽线接485A/B 通信、五芯电缆线接电源和调零信号压好线鼻子接在主机与模块相应位置的端子上，模块与模块间采取并联连接。

5 技改换型后到的基本技术指标

（1）满足最新反措与技术规范要求

（2）可准确检测以下直流系统接地故障

1）交流窜入直流系统接地故障；

2）两套直流系统互窜故障；

3）蓄电池漏液接地故障；

4）对地电压偏移故障；

5）单点、多点及单极、两极接地故障。

6 在线绝缘监测装置技改换型的后期维护措施

6.1 不断提升相关人员的能力

相较于改造前，线绝缘监测装置改造后对工作人员的操作技术有了更高的要求，需对相关人员需要进行技术培训。可聘请相关专家进行定期培训，通过设置理论课程学习与考核，以及实践操作课程，使参训人员可以更好地将理论知识应用于实际操作，提升其操作技能。同时还要强调安全教育。在线绝缘监测装置的安装与运行都要接触到直流电，因而需要特别注意工作人员的安全，定期组织培训增强其安全意识，确保其工作安全。

6.2 做好该设备的定期维护

在线绝缘监测装置技术改造之后的装置虽然在各方面的性能均得以改善，但该装置仍然使用蓄电池续航，因而会受到逆变电源谐波流的影响[3]，干扰其设备的使用性能。首先，相关的工作人员需要合理地设置监测装置的运行参数。其次对该装置中监测到的异常数据进行反复核查，看是否是装置本身出现的问题造成监测数据失真[4]。再次，定期对该装置进行维修检查，以便于更好地掌握装置运行的数据参数，发现问题处可及时记录在册并找出解决方案。

6.3 巧妙使用直流接地故障定位装置

在实际的运行过程中，改造后装置的工作负荷较之前有了很大程度的提升，为确保装置的使用性能，可安装直流接地故障定位装置，保证在有电流干扰的状态下，迅速判定出线路出现故障位置，为维修人员对比数据寻找异常点节省时间。装置中接入故障信号之后，将低频交流电信号导出，再通过交流电流互感器检测该低频电流，得到该电流的具体信息，便于维修人员对其进行排查。

7 结语

水电站的运行安全直接关系到整个水电站电力系统的稳定性能。为了及时获取直流系统的绝缘情况有必要安装一款在线绝缘监测装置。该装置可以实现自动监控线路的绝缘情况，发现线路异常的故障地方，这样一来既可以节省维修人员排查故障的时间，又可以快速地帮助维修人员判断故障类型，进而保护整个水电站的运行安全。