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检测桥电阻对直流电源系统安全运行的影响分析

文档作者：李晶，罗洋，陈轲娜文档来源：国网四川省电力公司电力科学研究院		点击数：	更新时间： 2024年11月24日
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上一篇：接地电阻的测量

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第37卷第6期
2014年l2月
四川电力技术
Siehuan Electric Power Technology
Vo1．37，No．6
Dec．，2014
检测桥电阻对直流电源系统安全运行的影响分析
李晶，罗洋，陈轲娜
(国网四川省电力公司电力科学研究院，四川成都610072)
摘要：变电站采用两套独立运行的直流电源系统，提高了站用电系统的可靠性，但实际运行中一些不当因素会使两
段直流母线发生互串。微机型绝缘监测装置不仅提高了接地故障的监测能力，而且还能进行直流互串检测。探讨了
微机型绝缘监测装置的检测桥电阻值选取，同时还对直流互串时检测桥电阻对直流电源系统运行状态的影响作了仿
真分析，为检测桥电阻的选择提供了参考。
关键词：直流电源系统；绝缘监测装置；直流互串；检测桥电阻
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
中图分类号：TM835 文献标志码：A 文章编号：1003—6954(2014)06—0016—04
0 引 言
变电站直流电源系统是站用电源系统的重要组
成部分，而直流电源系统绝缘监测仪作为监测直流
电源系统绝缘状态的专用装置，对直流电源系统正
负极接地、系统外电源串人等故障造成的电压异常
进行监测和告警¨ J。然而，由于直流电源系统绝
缘监测仪技术规范的长期缺失，造成目前在运的大
部分直流电源系统绝缘监测装置与国家电网公司企
业标准Q／GDW 1969—2013《变电站直流系统绝缘
监测装置技术规范》的要求存在较大差距。其中，
该企业标准明确规定了微机型绝缘监测装置中检测
桥对直流电源系统直流电压的影响范围和对直流互
串故障的查找能力。因此，确定检测桥中平衡桥电
阻值和不平衡桥电阻值的合理范围，并开展直流互
串下的微机型绝缘监测装置运行分析就显得尤为关
键。
这里探讨了变电站双套直流电源系统的平衡桥
电阻和不平衡桥电阻的选取，并仿真分析了发生直
流互串时绝缘监测装置的运行情况，为检测电阻的
· 16 ·
选择提供了参考。
1 站用直流电源系统中直流互串问题
变电站双套直流电源系统的直流母线正常时，
均采用母线分段运行方式。在系统需要时，也可合
上两段直流母线问的联络刀闸成为并列运行方式，
即I段母线的正、负极分别与II段母线的正、负极对
应相连。而直流互串是指一段直流母线一极与另一
段直流母线一极出现非正常联接，两段直流母线的
剩余一极并不相连的情况，典型直流互串有共正
(负)极和异极相连两种情况H J。直流互串不仅会
造成变电站两段直流母线的正、负极对地电压及其
绝缘状况发生变化，若此时直流电源系统中再出现
接地故障，必将给直流电源系统带来巨大的安全问
题。
据调查分析，产生直流电源系统直流互串的原
因主要有 以下3点。
① 在新建、扩建或技术改造的施工过程中，将
负荷的电源线分别接入两段直流母线。
② 在倒负荷操作时，将某些负荷从一段母线转

第37卷第6期
2014年12月
四川电力技术
Sichuan Electric Power Technology
V01．37。No．6
Dec．。2014
公式为
I ’DC ． ± ! 一
R(R：1+Rn)+2JR lRn
· 。c1 (R+Rn篱)·( RR +R尺：l+尺：1 R ) I 。
(3)
(2)两段直流电源系统共正极或共负极运行
两段直流电源系统共正极或共负极运行，往往
是误接线或电缆绝缘下降造成的，若此时其中一段
直流电源系统再发生接地故障，必将导致整个系统
接地。两段直流电源系统共正极的等值电路如图4
所示。
图4 两套绝缘监测装置共正极的等值电路图
如图4所示，设直流电源系统中VD 。：VD =
220 V，R为25 kgl，R 为120 kil，R 为两套直流电
源系统互串电路的等值电阻。两套直流电源系统正
负极对地绝缘良好，系统正常运行0．5 s后发生共
正极互串，并在故障发生0．5 S后，每0．5 s交替投
人第一套直流电源系统的不平衡桥电阻至正极和负
极。设互串电路的等值电阻尺 分别为1 kll、10
kQ、100 kIl，其 、 的仿真电压波形见图5。
由图5可知，共正极互串并不会引起绝缘良好
的直流电源系统出现电压偏移，不平衡桥电阻的投
入使得电压出现波动，互串电路等值电阻越大，则电
压波动越明显。
(3)一段直流电源系统正极与另一段直流电源
系统负极互串
一段直流电源系统正极与另一段直流电源系统
负极互串，往往是直流电源系统在改造中接线错误
等人为因素造成的，这时直流电压将出现较大偏移。
两段直流电源系统正负极互串的等值电路如图6所
示。
设两套直流电源系统正、负极对地绝缘良好，系
统正常运行0．5 s后发生正、负极互串，并在故障发
生0．5 s后，每0．5 S交替投入第一套直流电源系统
的不平衡桥电阻至正极和负极。设互串电路的等值
· 18 ·
电阻R 分别为1 kil、10 kQ、100 kll，其l，1、 的仿
真电压波形见图7。
0 05 1 1．5 2 25 3
时间(，)
(a)等值电阻Re=1 kQ
0 n5 1 1 5 2 2 5 3
时间(，)
(b)等效电阻R,=10 kFl
l
1
0 05 ' 1 5 2 25 3
时间(，)
(c)等值电阻R~,=1O0 kQ
图5 共正极互串下的电压波形图
图6 两段直流电源系统正负极互串的等值电路图
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第37卷第6期
2014年l2月
四川电力技术
Sichuan Electric Power Technology
Vo1．37，No．6
Dec．。2014
I - l
l i
1 1．5 2
时间(，)
(a)等值电阻R =1 kQ
I
； i ： f
1 '5 2
时间(f)
(b)等值电阻R =10 kfl
' 1五 2
时闯(f)
(c)等值电阻Rg=100 kQ
图7 正负极互串下的电压波形图
由图7可知，正、负互串将直接引起绝缘良好的
直流电源系统出现电压偏移，互串电路等值电阻越
小，电压偏移越大。不平衡桥电阻的投入使电压出
现波动，互串电路等值电阻越大，则电压波动越明
显。
由图5、图7可见，双套直流电源系统的两段直
流母线绝缘监测宜采用一台绝缘监测装置监测两段
母线或采用具备交互信息、协调控制功能的两台绝
缘监测装置，实现在系统出现直流互串时避免投切
不平衡桥电阻，以减少电压波动。
3 结论
依据对微机型绝缘监测装置检测电阻安全性验
证研究，从降低直流母线电压偏移和波动范围的角
度，对装置的平衡桥检测电阻和不平衡桥检测电阻
值的选择进行分析。同时，针对直流电源系统直流
互串的问题，分别对共正极和正负极互串两种方式
进行了仿真研究，探讨了互串电路等值电阻对直流
母线电压偏移和波动的影响，为微机型绝缘监测装
置的运行和参数选择提供了参考。
参考文献
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(收稿日期：2014—08—29)

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