绝缘系统（通用12篇）
绝缘系统 篇1
摘要：阐述电力系统中存在的绝缘配合问题和方法,重点论述变电所的绝缘配合,并得出相应的结论。
关键词：绝缘配合,惯用法,配合原则,绝缘水平
0 引言
电力系统中的各种绝缘在运行过程中除了长期受到工作电压的作用外,还会受到各种过电压的短时作用,通常所说的“过电压”就是指电力系统中出现的对绝缘有危害的电压升高和电位差升高。电力系统绝缘配合的根本任务,就是正确处理过电压和绝缘的矛盾,更具体地说,即根据电气设备所在系统中可能出现的各种电气应力(工作电压和各种过电压),并考虑保护装置的保护性能和绝缘的电气特性,适当选择设备的绝缘水平,使之在各种电气应力的作用下,绝缘故障率和事故损失均处于经济上和运行上都能够接受的合理范围内。绝缘配合的核心问题是确定各种电气设备的绝缘水平,它是绝缘设计的首要前提。任何一种电气设备在运行中都不是孤立存在的,首先是它们一定和某些过电压保护装置一起运行并接受后者的保护;其次是各种电气设备绝缘之间、各种保护装置之间在运行中都是互有影响的。电力系统中存在着许多绝缘配合方面的问题,随着电力系统电压等级的提高,正确解决电力系统的绝缘配合问题显得越来越重要。
1 电力系统中存在的绝缘配合问题
1.1 架空线路与变电所之间的绝缘配合
大多数过电压来源于输电线路,为了使侵入变电所的过电压不致太高,曾一度把线路的绝缘水平取得比变电所内电气设备的绝缘水平低一些,因为线路绝缘(自恢复绝缘)发生闪络的后果不像变电设备绝缘故障那样严重。而今的变电所内装有保护性能相当完善的避雷器,入侵波的幅值大并不可怕,因为有避雷器可靠地加以限制,只要过电压波前陡度不太大,变电设备均处于避雷器的保护距离之内,流过避雷器的雷电流也不超过规定值,大幅值过电压波不会对设备绝缘构成威胁。实际上,当今输电线路的绝缘水平反而高于变电设备,因为有了避雷器的可靠保护,降低变电设备的绝缘水平不但可能,而且经济效益显著。
1.2 同杆架设双回路线路之间的绝缘配合
为了避免雷击线路引起两回线路同时跳闸停电,可采用“不平衡绝缘”的方法,即使一回路绝缘子片数少于另一回路,这样在雷击线路时,绝缘水平较低的那一回路将先发生冲击闪络,甚至跳闸、停电。这就保护了另一回路使之正常运转,不致完全停电,以减少损失。两回路绝缘水平之间应选择多大的差距,就是一个绝缘配合问题。
1.3 电气设备内、外绝缘之间的配合
一般将内绝缘水平取得高于外绝缘,因为内绝缘击穿的后果远较外绝缘闪络更为严重。
1.4 各种外绝缘之间的绝缘配合
不少电力设施的外绝缘不止一种,它们之间也有绝缘配合问题。如架空线路塔头空气间隙的击穿电压与绝缘子串的闪络电压之间的关系;高压隔离开关的断口耐压要比支柱绝缘子的对地闪络电压更高一些等。
1.5 各种保护装置之间的绝缘配合
图1 所示为未沿全线装设避雷线的35～110kV变电所进线段保护接线。当断路器处于断开状态时,行波到达此处因发生全反射而使电压加倍,此时FT应动作以免断路器及其外侧所接设备的绝缘被击穿,特别是防止断口外侧对地绝缘的闪络;但当断路器处于合闸状态时,FT不应动作,以免产生危险的冲击波,这时一切绝缘均由避雷器FV进行保护。图中FV与FT放电特性之间的配合就是一个典型的绝缘配合。
2 绝缘配合的方法
2.1 惯用法和通用法
惯用法是目前采用得最广泛的绝缘配合方法。根据两级配合的原则,确定电气设备绝缘水平的基础是避雷器的保护水平,它就是避雷器上可能出现的最大电压。如果再考虑设备安装点与避雷器之间的电气距离所引起的电压差值、绝缘老化所引起的电气强度下降、避雷器保护性能在运行中逐渐劣化、冲击电压下击穿电压的分散性、必要的安全裕度等因素,而在保护水平上再乘以一个配合系数,即可得出应有的绝缘水平。
统计法是一种新的绝缘配合方法。随着输出电压的提高,绝缘费用因绝缘水平的提高而急剧增大,为了求得优化的经济指标,引入了统计的观点及方法来处理绝缘配合问题。其主要原则是电力系统中的过电压和绝缘的电气强度都是随机变量,要求绝缘在过电压的作用下不发生任何闪络或击穿现象,未免过于保守和不合理。正确的做法应该是:规定出某一可以接受的绝缘故障率(如超、特高压线路绝缘在操作过电压下的闪络概率取作0.1%～1%),容许冒一定的风险。绝缘故障率常由来确定。
2.2 雷电过电压下的绝缘配合
电气设备在雷电过电压作用下的绝缘水平通常由公式(1)来确定:
式中BIL为基本冲击绝缘水平,Ur为冲击残压,K1为雷电过电压下的配合系数,取值在1.2～1.4。根据经验,电气设备与避雷器相距很近时取1.25,相距较远时取1.4,那么
2.3 操作过电压下的绝缘配合
(1)电压范围在3.5kV≤Um≤252kV的变电所,其电气设备的操作冲击绝缘水平(SIL)可按式(3)来确定:
式中Ks,为操作过电压下的配合系数,取值为1.3～1.4;Uψ为最大工作相电压幅值;K。为操作过电压计算倍数,其值按表1来确定。
(2)电压范围在Um≥2521kV的变电所,其电气设备的操作冲击绝缘水平可按式(4)来确定:
式中Ks为操作过电压下的配合系数,取值为1.15～1.25;UP(s)为Zn0避雷器的操作保护水平。
2.4 工频绝缘水平的确定
为了检验电气设备绝缘是否达到了以上所确定的BIL和SIL,就需要进行雷电冲击和操作冲击耐压试验。对高压电气设备进行的工频耐压试验实际上就包含这方面的要求和作用。其短时工频绝缘水平一般按图2来确定。
由图2可知,凡是合格通过工频耐压试验的设备绝缘在雷电和操作过电压作用下均能可靠地运行。
3 变电所绝缘配合
3.1 配合原则
(1)变电所的绝缘设计应满足工频运行电压、暂时过电压、操作过电压及雷电过电压作用下的绝缘强度。对变压器设备等的非自恢复内绝缘不应被击穿,对电气设备及空气间隙的外绝缘亦力求不闪络。
(2)变电所的过电压保护,除用避雷针或避雷线防止直击雷外,主要采用避雷器对雷电侵入波和操作过电压进行保护。要求绝缘和保护水平之间留有足够的间隔裕度。
(3)在雷电过电压下,以避雷器雷电保护水平为基础进行绝缘配合,对非自恢复绝缘采用惯用法,对自恢复绝缘可将绝缘强度作为随机变量进行绝缘配合。
(4)在操作过电压下,对220kV及以下变电所,以计算用最大操作过电压作为基础进行绝缘配合。对绝缘子串、空气间隙的绝缘强度可作为随机变量进行绝缘配合。对330～500kV变电所,以避雷器操作过电压保护水平为基础进行绝缘配合,对非自恢复绝缘采用惯用法,对自恢复绝缘可将绝缘强度作为随机变量进行绝缘配合。
(5)在工频运行电压和暂时过电压下,要求电气设备的外绝缘爬电距离满足相应环境污秽条件下爬电比距的要求,并要求电气设备能承受一定幅值和时间的工频过电压和谐振过电压。
(6)变电所的外绝缘耐受电压,应按GB311.卜1997和DL/T620-1997规定进行气象条件的修正,以满足不同安装点气象条件的变化对外绝缘强度的影响。
3.2 变电所绝缘子串片数的选定
(1)按工频电压爬电距离要求的每串绝缘子片数选定,选定公式如下:
式中m为每串绝缘子片数;Um为系统最高电压有效值,kV,Ke为绝缘子爬电距离的有效系数;L0为每片悬式绝缘子的几何爬电距离,cm;λ为爬电比距,取值见表2。
注:表中()内的数值为额定电压计算时得出。
(2)在操作过电压下,其选定公式为:
式中为变电所绝缘子串正极性操作冲击电压波50%放电电压,kV;Up.1为操作过电压保护水平,对小于等于220kV时取计算用最大操作过电压,kV;δs为绝缘子串在操作过电压下放电电压的变异系数,取5%;K4变电所绝缘子串操作过电压配合系数,在标准气象条件下K4取1.18。
(3)按雷电过电压要求:
式中U1为变电所绝缘子串正极性雷电冲击电压波50%放电电压,kV;K5为配合系数,取1.45,且不得低于所内电气设备中隔离开关、支柱绝缘子的相应值;UR为避雷器在标称雷电流下的额定残压值,kV。
3.3 变电所空气间隙的确定
变电所空气间隙最小电气距可按3中表公式计算确定。
注:表中K4取1.1,K'4取1.18,K,(有偏)取1.4,K7(无偏)取1.45K4(220kV及以下)取1.4,K(220kV及以下)取1.6,δ,取50%,δ,取3.5%。
从公式计算出空气间隙50%放电电压后,在相应的空气间隙放电电压试验曲线上查出允许的空气间隙最小电气距离,并采用其中最大数值,作为配电装置的最小安全净距。
(4)高压电气设备绝缘水平的确定
高压电气设备额定耐受电压按表4中公式计算确定。
注: (1) 取1.4, 取1,15, (变压暴内绝缘)职0.9，(电器)取1,0, β(110kV及以上)取1.35, XK60kV及以下)取1.3, Kw为气象修正系数，干试取0.86，湿 试取1. 03。
(2)电气设备的外绝缘除耐受电压外,还应满足工频电压下爬电距离的绝缘配合要求。
绝缘系统 篇2
第十届绝缘材料与绝缘技术学术交流会论文集 环保节能型绝缘技术及绝缘材料的发展詹 超 １ 引 言 采用超导电力技术，不仅可以大大提高单机容量 和电网的输送容量，并能大大降低电网损耗，可 以明显改善电能的质量、提高系统运行的稳定性 和可靠性、降低电压等级、降低电网造价和占地 面积，使超大规模电网的建设变成现实。据统计资料显示美国每年在输电线路上的损 失高达４００亿美元。如果使用高温超导线材，同 样的直径和普通铜线相比，导电能提高约１００倍。因为其损耗小，制成器件的体积小、重量轻、效 率高，若用它制造变压器、电缆、电机将会对电 力工业带来划时代的革命。根据预测，到２０１０年我国的装机容量将达到 ５５０ＧＷ。而目前国内燃煤发电约占总发电量的 ７５％，水电约占２３％，核电、风电和太阳能发电 约占２％。其中水电集中在西部和南部地区，燃煤 我国正处于工业化的中期阶段，还需要经历 一个资源消耗阶段，投资率高，原材料工业增长 速度快，特别是粗放型经济增长方式没有根本改 变，资源浪费大，单位产值的污染物排放量高。因而必须注重两端，一方面从资源开采、生产消 耗出发，提高资源利用效率；另一方面在减少资 源消耗的同时，相应地削减废物的产生量。因此，中国发展循环经济是产业生态化与污染治理产业 化、动脉产业与静脉产业协调发展的有机统一。循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为 核心，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征，符合可 持续发展理念的经济增长模式，是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统增长模式的根本变革。作为我国绝缘材料与绝缘技术产业的发展在 以下方面应该以予重视，尽快赶上世界发达国家 的水平。发电集中在煤炭丰富的地区。电能的消耗主要是电动机，它约占总发电量的６０％～７０％，而负荷 中心大多数在中东部及沿海地区。然而常规电力设备和系统存在一些自身缺 ２提高电力系统的输电能力和系统的稳定性是 世界范围内电力系统迫切需要解决的问题 国内外均存在巨大的市场需求。常规电力设 备和系统存在一些自身的缺陷，严重阻碍了电力 系统的发展，从材料角度来说效率受到铜、铝等 基本导电材料的限制，要进一步提高难度很大。陷，严重阻碍了电力系统的发展。①随着电网容 量的增加和规模的不断扩大，电力系统的短路容 量越来越大，不加限制的短路电流对电气设备和 正常工业生产带来很大危害。目前对付短路故障 的办法是用最先进的六氟化硫（ＳＦ６）断路器直接断 开故障线路，最高开断容量为６３ｋＡ，要进一步提 高其开断容量非常困难。②常规电力技术缺乏快 作者简介：唐超（１９６５一），男，四川人。高级工程师，博士，主要从事绝缘技术与绝缘材料的研究，（电子信 箱）ｓｅｄｃｔｃｈａｏ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｔｏｎｉ。速功率调节技术。这就使得电力系统的功率只能 维持基本的相对平衡。因此，一旦电力系统发生 较大的短路故障，可能导致严重的功率平衡，从 第十属绝缘材料与绝缘技术学术交渡会论文集 而引起系统崩溃对电力系统产生破坏性的危害。＠常规电力系统的效率受到铜、铝等基本导电材 料的限制．要进一步提高难度很大。我国电同的 功率损耗约占总发电量的８ ５％。④常规电气设备 占地面积大，而人口密度太的城市是负荷中心。人口集中的东中部地区电阿占地需求越来越大，要解挑这一矛盾．电力系统必须发生根本性变化。＠可再生能源（太阳能、风能）发电的能量密度低． 择易受到气候的彤响，要使这种能源得到充分有效的利用．必须采用新的技术改善其品质．使其 的高温超导限流器 能更为有嵇地与大电网连接。要解决以上问题． 必须大力发展高温超导电力技术。２ １故障电流限制器的开发 目前我国最大的电力系统容量已超过 １００００ＭＷ，蛀高输电电压为５５０ｋＶ．最大发电设 备容量超过６００ＭＷ．发电量和装机容量均已位居世界第二。系统一旦发生故障，故障电流将迅速 增加．一般可达到额定电流的１｛２４）倍。巨大的电 流将产生很高的机械和热成力，系统中所有电气设备必须承受电流所造成的影响，保证在２０～ ３００ｍｓ内无任何损坏．以后电阿中的断略器会切 断电流．保护整个系统。由于断路电流的增加，系统中设备的技术指标均要增加．大丈提高了系统的建设成本，特别是断路器的费用增加最多，崮此必须采取有效措施限制联台电力系统中的断２ 髫２中科院电Ｉ所研制的高蹦导琨藏器２超导储能装置 为了更有效地利用能源，必须设置能岳的储 存系统。现有电力系统中的电力储存技术主要是 抽水赭能。抽水储能电厂一般都建在远离负荷地 点的山问，必嵩长距离的送变电设备。在储能效率仅６５％～７０％较为低下的基础上，长距离输送 路电流水平．保证电阿的安全和经济运行。超导限流器在系统正常运行时无电阻（超导 体处于超导状态），系统短路时，迅速产生高电阻（超导体处于失超状态）．将故障电流限制到较低水平。当线路故障捧１５采后，超导限流器可自动恢复 又要损耗不少电能．与分散型电力储存系统相比是极为不利的。超导态为再次限制短路电流做好准备。超导故障 限流嚣集检溟Ｉ、触发和限流于一身，是电力系统最理想的限流装置。图１为德国Ｓｉｅｍｅｎｓ公司制造 超导储能（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ简称ＳＭＥＳ）是利用超导线刚通过壮流 逆变嚣将电网ｉ＝￡剩的能量以电磁能形式储存起 的屯阻型故障限漉器，图２为中科院电工所研制 来．庄需要时再通过整流逆变器将能罱馈送给电 第十届绝缘材料与绝缘技术学术交流会论文羹 同或作其他用选。由于超导线圈在超导状态下无 焦耳热损耗逗行，同时其电流密度比一般常规线 圈高Ｉ～２个数量级。因此它不仅能长时问无损耗 地储存能最，而且能达到很高的储能密度。它的 储娩教宰高．响应逮度快也是其它类型储能装置 无法比拟的。嘶着高温超导材料研究逐步走向实 用化．高温超导储能（简称ＨＴ￥．ＳＭＥＳ）也成为 一个研究方向．井有相应的微型样机问世。圈３为德国ＩＴＰ研制的２００ｋＪ／１６０ｋＷ超导储能系统．图４ ２ ３超导变压嚣 在传统的变压器中．绕组中的铜损占变压器 满负荷运行时总损耗的绝大部分．采用高温超导 绕组可以太大降低这部分损耗．同时，随着城镇 用电负荷日趋增大，必须使用体积更为庞大的大 容量变压器来满足用户的蔼求。许多现有变电站 都面临重建的问题，由于在相同容量下超导变压 器的体积比常规变压器小４０舯６０％，超导变压器可直接安装在现有的变电站内．从而节省丈笔 建设经费。中国科学院电工研究所日前成功研制出我国 酋台三相高温超导变压器样机，并顾利通过检测。在传统的变压器中，绕组中的铜损占变压器满负 荷运行时总损耗的绝大部分．而采用高温超导绕 组即可大大降低这部分损耗．大大提高变压器运 行的经济性。同时，由于在相同容量下超导变压 为华中科技大学和西北有色金属研究院合作研制 的３５ｋＪ／７ｋｗ超导储能系统。器的体积比常规变压器小４０％～６０％．因此．超导变压器可直接安装在现有变电站内，从而节省 重建经费。正因为超导变压器具有效率高、体积 小、无环境污染隐患等优点，它被公认为最有可 能取代常规变压器的高新技术。日前．由株洲电力机车有限公司承担的国家 “十五”婿间８６３计划超导材料与技术专项课题 ?３００ｋＶＡ电动车组高温超导变压嚣课题．顺利通 过国家科技部专家验收。专家认定．电动车组高 温超导变压器的研发在国内处于领先水平。这种 电动车组高温超导变压器与目前投入运行的机车 牵引变压器相比，具有不污染环境、无毒、无味、无燃垮危险．而且极具节能效果．图５为Ｗａｕｋｔｓｈａ圈４华中科技大学和西北有色叠■研究院古作酐嗣 公司１０ＭＶ?Ａ超导变压器，圈６为中科院电工所２６ｋＶ?Ａ超导ｊ￡压器。的３蜘ｍｗ超导储赶髯竞 第十届绝缘材料与绝缘技术学术交流会论文羹 输电方式，用低电压大电流传输屯娩。因此高温 超导电缆可大大降低电力系统的损耗，提高电力 系统的总效率．具有可观的经济效益。图７为日 本Ｓｕｐ盯Ａｃｅ超导电缆．留８为北京英纳超导公司云电电缆． 圈６中科院电Ｉ所２６ｋｖ?Ａ超导变压■ ２ ４ ＨＴＳ传输电蟪 ＦＩＴＳ电缆的传输损耗仅为传输功率的０．５％，比常规电缆５８％的搅耗要低得多，在重量尺寸相 同的情况下．与常规电力电缆ｊ｛ｉ比．ＨＴＳ屯缆的 田８北京荚蝻超导盛司ｉ电电曩 我国１０ｋＶ及以上ＸＬｐＥ电力屯缆的年需求量 容量可提高３．５倍．损耗下降６０％，可明显地节 约为１０万公里．如果其总量的５％被高温超导电约占地面积和空同，节省宝贵的ｊ．地资源，用ＨＴＳ 缆所取代．则高温超导电缆在我心每ｆｆ：需求总置将会选到５（Ｘ｝Ｏ公里，那时就会显示出巨大的社会 经济效益。以平均每公里２００万元计算．潜在的 电埋改装现有地下电缆，能将传输霉量提高３倍 以上．且能将盛费用降低２０％，并可改变传统的 第十届绝缘材料与鲍缘技术学术交流会论文羹 市场约为１００亿元。据预涮ＨＴＳ电缆市场前景广阔．预铡到２０２０ 制造设计所器的技术数据等。图９为美国２ ５ＭＷ超导电机。年世界超导技术应用市场将达到２枷亿美元，ＨＴＳ电缆约占５％的份额。挑战与机遇并存，我 酋电线电缆行业应紧紧抓住这一良机，整合改组． 占领ＨＴＳ电缆高科技阵地这一广阔的应用前景，带来十分可观的经济效益，振＊我国电线电缆行 业排除器性无序竞争。２ ５超导发电机和电动机 超导技术可以使发电机和电动机小型化，而 功率更强太，工作性能更稳定，以取代目前庞大 笨重的授电设施，也为电动机的低噪声化和军用 提供可能性。各国都在开发超导发电机，但是研 制安装在转动体上的超导线圈是研究的关键。由 日本一些大的电机、电线制造和电力公司组成了 越导发电机器和材科技术研究机构。高温超导电动机采用高温超导材料来制作电 流传输等零部件．应用超导材科降低了电阻，可 以减少电能损耗．具有节能、高教的特点．德冒 和美嗣先后开发成功５００马力和６５００马力的高温 超导电动机． 韩国电气研究院和斗山重工业公司计划在 ２００７年和２０１１年前先后开发出节能２５％以上、功 睾选１３（：０马力和６５００马力高温超导电动机．井 从２００８年开始将其推向市场，用作抽水机和船用动力等。噩９凳田２￥ＭＷ越导屯机 ３新型环保节能型绝缘材料的研究和推广应用 作为电机电器的核心关键材料的绝缘材辩在 发电和用电的各个领域起到了极其重要的作用，从性能方面来说将向耐热等级高、不古有毒有害 物质、固化时间短、固化时尽量减少有毒有害物 质的产生和捧放方向发展。３ １ 节麓环保型快速固化云母带粘台荆的研究开发 目前国内大、中型高压电机所用的主绝缘材 书Ｉ——Ｆ级环氧桐马多胶静云母带，与国外多腔糟 云母带相比，肖存在腔化时间不穗定、固化时向 长、贮存时问短及热态机械强度低等差距。如： 国内Ｆ级环氧桐马绝缘材料ｋ大约只有７６～８７℃，而犀外一些公司的Ｆ级环氧绝缘结构矗大约 １５０～１６０＂Ｃ：国内Ｆ级环氧桐马多胶粉云母带的 模压保温时同需２ｌｌ以上，而国外的Ｆ级糟云母带 的模压保温时间只需我们国内材料的ｔ／２～１／３（以 三峡为万千瓦机组为例，至少可节约工时１０００ｈ）； 此外，在云母带的贮存时间上．国内云母带在室 温（２０～２５＂Ｃ）下但能贮存１个月．而嗣外云母带可 超导发电机较常规发电机可实现小型化、轻 量化、降低制造和建设成本、提高运行效率、减 少煤耗和Ｃ０２捧放量。目前日本、美国、俄国、德国等对超导发电帆的技术开发虽有一定成果，但要选到实用、大容量化还需进行深入的研究和 试验。主要研究谭题有：单机容量的增大，提高 临界送电能力和与常规发电机并列运行的能力，系统事故时的稳定性，长时问运行，丈容量机组 第十届绝缘材料与绝缘技术学术交流会论文集 贮存３个月以上。进一步提高国内Ｆ极多胶云母带的性能质量（特别是热态机械强度），缩短模压保温时间，节约 能源，提高电机生产效率，降低制造成本，是摆 在我们面前亟待解决的课题。为此，节能环保型 快速固化云母带粘合剂的研究开发和推广具有很 重要的意义。３．２导磁板的开发和推广 如何降低电机运行时的损耗和提高电机效 率，已成为国内外电机制造业中急待解决的关键 问题之一。目前大多数电机的定子采用齿槽结构 放置电枢绕组，用绝缘槽楔来固定绕组。由于绝 缘槽楔不能导磁，电机损耗较大，温升较高，运 行的振动和噪声较大，电机效率较低。解决上述 问题最有效的方法是用导磁材料制备的磁性槽楔 取代绝缘槽楔。为此，需制备具有一定导磁性能 和力学性能的导磁板材。国内外各大电机制造厂 商纷纷从电机结构设计和电机的槽楔材料选用等 方面采取措施来解决问题。目前日本、美国和欧相对磁导率，｜Ｊ 磁感应强度，Ｔ 表１导磁板的技术要求 项目 垂直层向弯曲强度ＭＰａ 指标值 ≥２８０ ≥１８０ ≥４０ Ａ：常态Ｅ－１／１５０：１５０±５℃平行层向冲击强度（简支梁法），ｋＪ／ｍ２ 体积电阻率，Ｑ?ｍ 密度，ｇ／ｃｍ３ 温度指数ｆｒｌ）玻璃化转变温度，℃ Ａｔ ５００Ａ／ｃｍ ≥ｎ×１０＂９ ≥３．Ｏ（１５５）≥（１６０）≥（Ｏ．１５）≥ｆ０．２４）≥（０．２７）≥（３．５０）≥（２．９５）≥（２．３９）≤０．１０ Ａｔ ｌＯｏｏＡ／ｃｍ Ａｔ １５００Ａ／ｃｍ Ａｔ０．０５ Ａｔ０．１０ Ａｔ０．２０ 吸水率Ｄ．２４／２３．％ 颜色 ４ｍｍ厚 灰黑色 电机槽楔用多相复合导磁层压板材可解决国 洲等发达国家已普遍在电机中采用导磁复合材料 内电机行业长期所需的槽楔用导磁复合材料的磁 槽楔，对导磁板的技术要求见表ｌ。性能低、加工性差的问题，为电机行业提供优质 但国内的导磁板与国外导磁板相比，性能上 的复合导磁层压板材，提高我国电机制造业的整 有较大差距：磁导率一般较低，测试方法不正确，弯曲强度仅１５０ＭＰａ左右。由于材料力学性能差导 在齿槽电机定子槽口使用复合导磁层压板材 致机械加工性变坏，磁性槽楔的废品率很高：磁 后，可降低电动机的空载损耗２０％～４０％，降低 楔在电机运行过程中易分层损坏，影响电机运行。铁耗４０％－－一６０％，降低电动机的空载电流５％～ 另外，磁性槽楔的力学性能和磁性能的分散性大，１０％，降低温升１０％＂－３５％，降低噪音３分贝左右，质量不稳定。产品的外观质量也差，厚度公差难 提高电动机效率平均２％左右，不但提高电机使用 以控制，生产成本高。由于上述原因，致使我国 寿命和运行稳定性，还可以节约大量的能源，产 的部分电机企业不得不高价从国外进口电机槽楔 生更大的社会经济效益。以广泛使用的中小型异 专用导磁层压复合材料，部分电机企业仍然沿用 步电机运行５０００ｈ／年计算，每千瓦容量的电机年 绝缘磁楔，限制了我国电机行业技术水平的提高。平均节电可达７６ｋＷ／ｈ。为此，我国应进行高性能导磁层压复合材料的研 一些特殊要求场合如坦克、军舰、潜艇等所 究开发，以提高电机效率和电机行业的技术水平。６ 体技术水平。第十届绝缘材料与绝缘技术学术交流会论文集 用的齿槽电机采用槽楔导磁复合材料后，能够减 少武器系统的振动和噪声，提高武器系统运行的 稳定性和服役寿命，更显示了应用导磁材料的重 要性和必要性。３．３环保型绝缘漆的推广 电工绝缘浸渍漆作为电机电器行业的专用配 套特种涂料，近年来国内外在发展高固体份有溶 剂浸渍漆（少溶剂漆）、无溶剂型和环保型漆方面发 展。所谓环保漆，是指环境污染小，环境亲和力 强的油漆类产品。应大量选用代替苯乙烯和甲苯 类有毒溶剂的环保型高沸点、低挥发的新型单体，具有低毒、无臭，气味小的突出特点，具有干燥 速度快，固化温度低等优点，同时具有粘接性好、渗透填充好、绝缘质量高的特性；制成能够快干 节能的绿色环保型漆料产品。国内绝大多数无溶剂漆含有３０％＇－－＇４０％苯乙 烯，有些Ｈ级无溶剂连续沉浸漆苯乙烯含量甚至 超过５０％。苯乙烯只能部分参与交联反应，其余 是挥发到空气中，不仅会造成资源浪费，而且污 年增长率达１３＂－＇１４％。近年来，交流变频调速仍 以高速发展。实践与研究均已证实，匝间绝缘（电 磁线绝缘）的损坏是变频电机绝缘损坏的主要因 素，其损坏概率约占８０％以上普通的复合电磁线 的绝缘性能已经不能满足交流变频电机用电磁线 对绝缘的耐高频脉冲特性特殊要求，适合于交流 变频电机用的匝间绝缘材料（电磁线漆）的研究是 交流变频技术推广应用的关键材料。国内变频漆包线漆大多采用纳米材料通过表 面活性剂改性后机械加入，这使得较长时间储存 后纳米材料沉降，在漆液中分散不匀，使得漆膜 的耐电晕性能分散性大。而国外特别是杜邦都是 采用纳米材料和有机树脂形成螯合物的新技术，纳米材料与高分子树脂通过化学键紧密地结合，不会出现分层和分项的现象，漆膜性能稳定。３．５无卤阻燃绝缘材料的开发 欧盟委员会于实施的两指令，要求在新投放 市场的电子电器设备中，禁止使用铅、汞、镉、六价铬、多溴二苯醚（ＰＢＤＥ）和多溴联苯ｆＰＢＢ）等有 害物质。丽我国这两类产品的阻燃性能绝大多数 是靠含卤素化合物的加入来实现的。我国出口的 电子、电器产品中绝大多数零部件、元器件都不 同程度的含有禁令中所规定的有害物质，而这些 零部件、元器件大部分涉及到绝缘材料和电子材 料。随着欧盟禁令的实施，我国电子、电器的出 口面临巨大的非贸易技术壁垒。因此尽快开发无 卤阻燃绝缘材料对我国绝缘材料行业来说十分重 要。特别是氮系列阻燃剂产业化生产和使用。３．６环保型高压绝缘油的开发 日本的日石公司，东芝电气公司，美国的ＧＥ 等大公司都在致力于开发超高压绝缘油。德国研 究开发合成有机酯（Ｍｉｄｅｌ ７１３１）和矿物油（ＳｈｅｌｌＤｉａｌａ 染环境，损害职工健康。连续沉浸漆的固化挥发份一般为２５％＇－＇３５％，也就是说占总量的２０％以 上的苯乙烯会挥发损失（部分产品含少量挥发性惰 性溶剂），最终浸渍漆的可利用率不到７０％。国外 环保漆采用高沸点、低挥发的新型单体，固化过 程中，单体全部参与交联反应，基本上无挥发损 失。固化挥发份在５％以内，相当于可利用率达到 ９５％以上。３．４变频漆包线漆的技术的提高和推广 供电系统６０％以上的电能为电动机所消耗，电机节能是缓解能源矛盾的重要手段，采用交流 变频技术的电机具有显著的节能效果，交流变频 技术的出现，为节约能源提供了一条有效途径。随着电力电子技术的发展，变频调速技术得到了 迅速推进，８０年代后五年，世界交频调速传动的７ Ｄ），相对介电常数ｅ可达到２．６以上。耐压 等级和相对介电常数高，生物降解能力强的超高 第十届绝缘材料与绝缘技术学术交流会论文集 压绝缘油被广泛用于军事基地、核潜艇、航空母 舰上用变压器、电容器和互感器中。国内绝缘油的研究工作进展缓慢，先后西安 将有大量的甲苯、丙酮、甲醇、酒精、苯乙烯、ＮＭＰ和ＤＭＦ等有毒有害有机溶剂产生，国内绝 缘材料生产企业大部分为直排，以年产绝缘材料 ４０万吨计算，约有近１０万吨的有机溶剂排放到大 气中，若将其燃烧后作能源利用，可节煤约５万 吨，在保护环境的同时节约大量能源。全国生产层压板产品以３万吨计算，压机冷 却水若全部循环使用，可节约水资源３５万吨。所 以我国绝缘材料企业的环保和节能潜力相当巨 大。因此，绝缘材料行业企业杜绝直排，„全面使 用废气焚烧处理装置和工业用水循环系统的推广 是迫在眉睫急需解决的问题。交通大学和沈阳变压器研究所作了一些研究。克拉玛依石化公司４５号超高压变压器油，属国内领 先水平。绝缘强度大于６０ｋＶ／２．５ｍｍ，酸值小于 ０．０３ｒａｇ．ＫＯＨ／ｇ，闪点大于１３０＂Ｃ，凝固点低于 －４５℃，不能生物降解，离国外先进国家的水平相 距还较大，因此相同容量的变压器要比日本的产 品体积大１／３＂－－１／２。超高压绝缘油的发展趋势为耐压等级和相对 介电常数高，低燃烧性，耐辐射，同时在低温、潮湿和高温条件下能长期稳定工作，有一定的生 物降解能力。３．７ 环保节能焚烧处理装置和工业用水循环系 统的建设 绝缘材料生产如层压板上胶布、云母带上胶、４结束语 坚持科学发展观，利用清洁生产工艺大力开 发环保节能型绝缘材料和绝缘技术，是未来５＂－＇１０ 年绝缘材料行业发展的重中之重。复合材料上胶、ＳＭＣ和ＤＭＣ、油漆的生产过程中 ８ 环保节能型绝缘技术及绝缘材料的发展作者： 作者单位： 唐超 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_6868138.aspx 授权使用：国家图书馆(gjtsg)，授权号：51c02b76-acc2-4ba6-9529-9e6300f3920b 下载时间：2011年1月6日
绝缘系统 篇3
摘要：为解决传统声测法所用压电陶瓷传感器的电磁干扰问题，设计一种光纤法一珀传感器检测局放超声波信号，并提出采用声波能量开方值表征局放量大小相关性的方法，根据弹性力学原理分析圆形膜片的振动特性后，研究并制备非本征光纤法一珀超声波传感器，利用板一板电极系统为局放源，组建光纤传感器、压电陶瓷传感器和脉冲电流法同时检测的局放实验系统，实验结果表明，所制备光纤传感器与压电陶瓷传感器具有相近灵敏度，声波传感器信号幅值、能量开方值分别与局放量大小进行相关性分析得出，光纤波传感器和压电陶瓷传感器检测信号的能量开方值与局放量大小的相关系数高于声波幅值与其相关系数0.1左右，
关键词：局部放电检测；声测法；光纤传感；超声波传感器
DOI：10.15938/j.jhust.2016，04.018
中图分类号：TM855
文献标志码：A
文章编号：1007—2683（2016）04-0096-05
0引言
局部放电是电力变压器绝缘老化破坏的重要原因之一，因此通过检测局部放电的剧烈程度是对电力设备绝缘状态判断的一种有效手段，由于局放过程伴随着电、光、声和热现象的发生，是一个复杂的物理化学过程，采用电学、化学和声学的检测方法被国内外学者广泛研究，最为传统和经典的脉冲电流检测法可对局放视在电荷量进行准确的定量测量，长期来一直应用在电力设备出厂检验等领方面，但其容易受到电磁干扰影响仅适用于离线检测，油相和气相色谱等化学检测方法也已在电力变压器的在线监测中实际应用的案例，但由于化学变化的发生往往需要较长时间，在局放发生一段时间后方能测得具有时间的滞后性，超声测量方法可避开电力设备运行现场的电磁干扰，成为油浸变压器局部放电在线监测的一种有效手段，上世纪50年代已有学者提出利用压电陶瓷传感器（PZT）检测局放声辐射信号的方法，近些年有众多学者相继开展相关研究，但PZT传感器是通过粘贴于设备外壁方式进行检测，器壁容易造成声波衰减，另外，PZT传感器的工作电路和信号传输线路难以避免高功率密度电磁环境的干扰，
光纤传感器具有灵敏度高、抗腐蚀、体积小巧、利于置入测试环境特点¨引，特别是针对液体绝缘介质中的局放检测应用中，光纤传感器具有电绝缘和抗电磁干扰的优点成为局放检测的理想选择，近些年有关利用光纤传感器进行局部放电检测研究成果被多次报道，但是主要集中在实验成果的发表，而对传感器设计过程论述较少，本文根据弹性力学基本原理，分析FP传感器膜片结构参数对其一阶固有频率和圆心位移灵敏度的影响，最终设计并试制可有效检测局放声发射信号的FP传感器，利用PZT、FP和脉冲电流法搭建联合检测平台，对比分析PZT传感器和FP传感器测得声信号幅值和声波能量开方值与脉冲电流法测得脉冲信号相关性关系，
1.传感器设计及制备
根据光纤多光束干涉原理，如图1所示为法珀传感器的基本基本结构，石英膜片内侧和光纤跳线端面镀以50%反射率的反射膜，在支撑结构下封装而成法一珀腔，人射激光经光纤传输至跳线端面处，50%功率被反射回光纤中，另50%透射光经折射率为1，O的空气后被镀有反射膜的石英膜反射，经两个膜片反射的反射光形成干涉，法一珀传感器反射光强可表示为。
利用Matlab软件根据式（1）仿真可得，FP传感器的光谱曲线呈类正弦规律分布，如图2所示，
所设计传感器中石英膜片是声光转换的核心部件，其振动特性决定传感器声波检测的效果，根据弹性力学原理，圆形薄片受迫振动时的一阶固有频率和膜片圆心位移可分别表示为。0.17；g为重力加速度，
根据式（2）和式（3），可得如图3（a）为膜厚100I，Lm时一阶固有频率和膜圆心处的位移灵敏度随半径的变化，图3（b）为膜片半径为1，25 mm时一阶固有频率和膜中心位移灵敏度随膜厚度的变化，可见，半径不变，膜片中心位移灵敏度随厚度增加而降低，一阶固有频率随厚度增加而变大；厚度不变，圆膜中心位移灵敏度随半径增加而提高，一阶固有频率随半径增加而变小，本文制备的石英玻璃膜片厚度100um，有效半径1，25 min，理论计算的中心的位移灵敏度为0，0061 nm/Pa，一阶固有频率175 kHz
2.局放检测实验及分析
利用直径为5cm两块圆形铜板制作板一板电极，在两板间放置厚度为1mm的纸板，电极结构如图4所示，
铁制油箱中充满变压器绝缘油，将板一板电极置于铁箱中，电极两个极板分别与可调高压电源的输出端和地相连，在油箱内距离板一板电极15 cm处的绝缘油中利用支撑结构架设FP超声波传感器，构建局放检测实验平台，为监测局放发生剧烈程度，将脉冲电流检测系统接人实验平台，同时将PZT传感器粘贴于铁箱外壁与FP传感器检测进行对比研究，所构建局放检测实验平台结构如图5所示，
板一板电极局放发生时，脉冲电流检测系统和超声波传感器同时检测不同放电量下的局放信号，如图6所示，是检测系统测得局放信号时域波形图，其中三个通道分别对应脉冲电流法脉冲信号，PZT测得声波信号和光纤FP传感器测得的声波信号，可见，光纤FP传感器和PZT同时有效测得了局放的声发射信号。
超声波信号能量是一种弹性波形式能量，如果传感器测得电压信号幅值为V（t），检测系统的输入阻抗为R，则声波能量可表示为：
将检测系统测得不同局放放电量下的多次检测结果，分别计算PZT传感器和光纤FP传感器的能量开方值，如表l所示是10次局放测试的脉冲电流幅值、FP传感器和PZT传感器所测得的声信号幅值和能量开方值，
图7（a）、（b）分别是PZT传感器和FP传感器与脉冲电流法测得脉冲幅值信号的对应关系图，计算PZT和FP传感器与脉冲幅值的Pearson相关系数分别为0.826 65和O.860 74，图8（a）、（b）分别是PZT传感器和FP传感器测得声波信号能量开方值与脉冲电流法测得信号幅值的对应关系图，分别计算两者的Pearson相关系数分别为O.94786和0.930 31，可见，利用PZT和FP传感器测得声信号能量开方值与脉冲电流法测得脉冲信号幅值的相关性均优于两者幅值信号与脉冲电流法测得脉冲信号幅值的相关性。
3.结论
电力系统的绝缘配合 篇4
关键词：绝缘配合,输电线路,变电所
引言
电力系统的绝缘包括发电厂、变电所电力设备的绝缘以及输电线路的绝缘。它们在运行中将承受正常工作时的工作电压, 以及各种原因引起的过电压:操作过电压、谐振过电压、大气过电压等。电气设备的作用、电压等级等因素将决定设备的绝缘与这些电压的关系, 或者说将决定绝缘水平主要依据哪种电压确定, 即绝缘配合的问题。电力系统绝缘配合包括输电线路的绝缘配合和变电所的绝缘配合。
1 绝缘配合的定义
所谓绝缘配合, 就是综合考虑系统中可能出现的各种电压, 保护装置特性及设备的绝缘特性, 确定设备的水平, 从而使设备的绝缘故障率降低到技术、经济上都可以接受的水平。
一方面, 在正常工作时系统将承受工频电压, 设备绝缘水平要保证设备在工频电压作用下正常工作;而过电压幅值一般都超过工频电压, 这就要求设备绝缘应能在保护设备配合下保证设备安全。所以, 设备绝缘水平以哪种电压为依据设计就是一个需要综合考虑多方面因素的课题。
另一方面, 绝缘水平与投资是成正比的。绝缘水平越高, 投资越大。降低绝缘水平也就降低了设备的造价。为了节约投资, 如何在较低的绝缘水平上保证设备在工频电压及各种过电压作用下的安全, 就成为系统经济技术对比的重要内容之一。
所以, 绝缘配合包含了两方面的含义:保证设备安全运行;保证经济技术的合理。
2 绝缘配合的方法
由绝缘配合的定义可知:绝缘配合的主要任务是正确的规定电力设备的绝缘水平。对于过电压而言, 是以内部过电压还是外部过电压来确定绝缘水平, 主要是依据在实际运行过程中哪种过电压出现的幅值较高来确定的。
目前研究绝缘配合的方法主要是采用惯性法。它是以作用于绝缘的最大过电压和最小绝缘强度的概念为依据进行配合。首先确定电力设备上可能出现的危险过电压, 然后根据运行经验乘上一个考虑各种因素影响和一定裕度的系数, 从而决定绝缘应耐受的电压水平。最大雷电过电压以避雷器残压为决定基础, 最大操作过电压根据实测结果决定。一般可以按表1列出的计算用相对地操作过电压倍数为内部过电压计算依据。
3 输电线路的绝缘配合
架空输电线路依靠绝缘子与杆塔隔离, 绝缘子直接影响到线路与杆塔之间的绝缘。所以, 输电线路的绝缘配合最主要的内容就是绝缘子个数的选择。
3.1 绝缘子的要求
3.1.1 对于运行中的绝缘子, 在表面潮湿及有轻度污染的条件下, 应能耐受长期作用的工频电压而不放电;
3.1.2 在运行条件下, 能耐受计算应内部过电压;
3.1.3 在大气条件下, 输电线路应有一定耐雷水平。
3.2 绝缘子个数的确定Á方法
3.2.1 工作电压下
在一般的轻污染地区, 可按泄露距离选取:
n-绝缘子个数
Ue-系统额定电压 (KV有效值)
λ-每个绝缘子的泄露距离 (cm)
1.6-单位泄露距离 (cm/KV)
3.2.2 按内部过电压要求验算:
要求绝缘子能耐受一定倍数的内部过电压, 以工频湿闪过电压为为放电依据则有:
Ush-工频湿闪过电压
Uxg-最大工作相电压
K0-操作过电压倍数
3.2.3 按大气过电压要求验算:
绝缘子个数对大气过电压影响不大, 因为耐雷水平不完全决定于绝缘子个数, 而主要决定于各项防雷措施的综合效果。一般仅按工作电压选出绝缘子U50%, 带入雷击塔顶耐雷水平表达式:
Ild-雷电流幅值
U50%-50%冲击放电电压
Rch-冲击接地电阻
Lgt-杆塔及线路电感
Hdp-导线悬挂的平均高度
βgt-杆塔分流系数
再与上表所列操作过电压耐压值比较, 高于即可。否则, 可采取增加绝缘子数目或降低线路高度等措施。
4 变电所的绝缘配合
由于主变压器在变电所中所起的重要作用, 所以变电所的绝缘配合主要是确定主变的绝缘水平, 其它电力设备的绝缘水平可比照主变的绝缘水平相应确定。而主变绝缘水平是用其出厂试验电压表示的, 根据主变内外绝缘的要求可按下列方法确定:
4.1 变压器内绝缘的试验电压确定:
4.1.1 冲击全波试验电压的确定
冲击试验电压是以避雷器残压为基础确定的, 在考虑工频电压时, 其表达式为:
1.1 (括号内) ——考虑避雷器与变压器间连线使残压升高所乘系数
1.1 (括号外) ——考虑固体绝缘累积效应的累积系数
UC5——避雷器残压
15——考虑避雷器连线及接地电阻压降等因素影响所加数值
4.1.2 冲击截波试验电压的确定
由于截波作用下的振荡使绝缘所受电压比全波时高, 所以变压器在截波作用时的保证冲击强度比全波时要高, 可取1.25倍, 即:
4.1.3 工频试验电压
从等效内过电压水平考虑, 内绝缘一分钟工频试验电压有效值为:
4.2 变压器外绝缘试验电压的确定
4.2.1 冲击全波试验电压的确定
外绝缘会受大气条件的影响, 但无累积效应, 故:
4.2.2 冲击截波试验电压的确定
冲击截波试验电压可取为:
4.2.3 工频试验电压的确定
环境因素对工频放电电压影响很大, 所以外绝缘的工频试验电压分为干燥环境和淋浴状态两种:干燥状态:Ug, w, g=0.79K0Ue (KV有效值)
淋浴状态:Ug, w, g=0.645K0Ue (KV有效值)
结束语
综上所述, 救援配合是指根据电网中出现的各种电压和保护装置的特性来确定设备的绝缘水平, 配合时要全面考虑造价, 设备维护费用和事故损失三个方面, 力求达到安全, 经济和可靠供电。
对于220KV及以下系统, 一般外部过电压都会超过内部过电压, 所以设备的绝缘水平以避雷器残压为基础确定, 并保证输电线路有一定的耐雷水平;对于330KV及以上的超高压系统, 操作过电压将起主导作用, 因此首先以断路器限制到预定水平, 然后以避雷器为后备保护。所以设备的绝缘水平以避雷器在雷电过电压下的残压确定。
一般不考虑线路绝缘和发电厂、变电所的绝缘配合问题。因为若降低线路绝缘使之与变电所绝缘配合, 则会使线路事故大大增加。同时也不考虑谐振过电压, 故应当避免谐振过电压的产生。
参考文献
[1]电力设备预防性试验规程DL/T 596-1996.
绝缘系统 篇5
为加强国内外绝缘材料与绝缘技术的学术交流，推动绝缘材料与绝缘技术的发展，促进绝缘材料与绝缘行业科技创新，中国电工技术学会绝缘材料与绝缘技术专业委员会和中国电器工业协会绝缘材料分会定于2011年10月16~19日在苏州联合组织召开第十一届全国绝缘材料与绝缘技术学术交流会。
一、会议交流主要内容
1.高压电机、输变电设备新型绝缘材料与绝缘技术的研究；
2.中低压电机、工业电器和家用电器新型绝缘材料与绝缘技术的研究；
3.电线、电缆新型绝缘材料与绝缘技术的研究；
4.电子信息产品新型绝缘材料与绝缘技术的研究；
5.特种绝缘材料与绝缘技术的研究；
6.绝缘材料基础树脂合成技术、测试技术及测量仪器、设备研制技术的研究；
7.新型绝缘材料生产工艺装备研制技术的研究；
8.电气绝缘节能新技术、新成果的研究；
9.绝缘材料产品质量控制、标准化、环境保护及市场动态分析等；
10.绝缘材料基础原材料相关技术及其它相关技术的研究。
二、注意事项
1.会议将进行第十一届全国绝缘材料与绝缘技术学术交流会“福润达”杯优秀论文评选活动，届时将评出优秀论文若干篇，同时颁发证书和给予奖励，并将优秀论文向总会推荐。
2.会议将邀请国外专家和公司参加。
3.会议还将为企业发布信息和展出新产品提供服务，欢迎各单位在会上发布信息和展出新产品或做广告。
联系人：孙瑛，祝晚华，熊雪梅
地址：广西桂林市辰山路1号桂林电器科学研究院（绝缘材料分会秘书处）
电话：0773-5840613 ,5888291传真：0773-5888291
E-mail：jy9988@188.com、495969223@qq.com
中国电工技术学会绝缘材料与绝缘技术专业委员会
中国电器工业协会绝缘材料分会
绝缘系统 篇6
关键词：铁路信号;zpw-2000无绝缘移频自动闭塞系统;轨道电路
0 引言
随着我国经济社会的不断发展，铁路现代化建设程度也在不断提高，在以高速、高密、重载为特点的铁路运输发展方向上，铁路信号系统已成为其中不可或缺的重要技术手段，它在确保铁路行车安全，提升铁路运输效率，传递轨道电路信息等方面起着重要的作用。
1 zpw-2000无绝缘移频自动闭塞系统的原理及特点阐述
zpw-2000无绝缘移频自动闭塞系统是基于移频轨道电路之下的自动闭塞，它通过频率调制的手段，将低频信息调至较高频，形成振幅不变的情况下其频率随低频信息的幅度为周期变化的调制信号。它借助于电气绝缘节可以有效隔离相邻轨道电路区段，对相邻区段频率信号呈现零阻抗，使相邻区段的信号短路，从而真正实现相邻区段电路信号的闭塞。zpw-2000无绝缘移频自动闭塞系统的移频轨道电路由主轨道电路和调谐区小轨道电路两部分组成，小轨道电路被看作是主轨道电路所属的“延续段”，是用于解决全程断轨检查而设置的。
主轨道电路类似“总发送器”，主轨道电路的“低频调制移频”信号由电缆通道传送至匹配变压器和调谐单元，它在无绝缘的钢轨之下进行面向主轨道和小轨道的传输，经由调谐单元、匹配变压器、电缆通道，最后传至本区段接收器。
调谐区小轨道电路信号是由铁路运行前方相邻轨道电路接收器进行处理的，在这一区段的接收器接收到主轨道“移频”信号和小轨道电路继电器的信号后，确认无误，即驱动轨道电路继电器运行。
zpw-2000无绝缘移频自动闭塞系统的特点主要体现在以下几方面：
①zpw-2000无绝缘移频自动闭塞系统由UM71无绝缘轨道电路技术引进而来，保持与UM71无绝缘轨道电路相似的结构优势;
②通过在调谐区段内添加小轨道电路，可以解决调谐区段断轨检查的问题，实现全程铁路轨道电路断轨检查;
③通过减少调谐区分路死区，实现对调谐单元断轨故障的检查;
④提高和优化了自动闭塞系统的参数，提升了轨道电路和机械绝缘节轨道电路的传输;
⑤通过与我国实情相结合，将法国的ZC03电缆转为由国产的SPT铁路数字信号电缆所替代，这样可以通过减小铜芯线径，减少备用芯组，从而降低造价成本，提升系统技术性能。
2 铁路行车指挥控制系统技术方法阐述
2.1 铁路行车闭塞法
铁路列车在行车过程中，由于其速度快、质量大的特性，要尽量避免行车过程中的相互避让方法，这有可能导致后续列车追撞前行列车的后果，而行车闭塞法则可以保证列车在铁路区段内的行车安全，隶属于铁路区间信号系统。由于铁路线路以车站为分界点进行区段的划分，而为了实现铁路各区段的行车能力，自动闭塞区段必须将一个区间又细分为若干个闭塞分区，为了保证各分区的行车安全，列车必须遵循铁路行车规律进行组织，要在确认区间内（包括各闭塞分区）没有列车的情况下，才能进行发车，以避免列车相撞或追尾等事故的发生。
依照规律组织行车的闭塞法在我国的铁路发展上应用多年，主要采用64D和64F型继电半自动闭塞方式，由于其只能限定一列列车在闭塞区间内运行，因此在铁路负载较大的情况下，已不能满足铁路列车行车的需要，行车控制系统由半自动化转为自动化闭塞方向，在历经了交流二元三位式的自动闭塞、交流计数电码自动闭塞、极频自动闭塞之后，又发展到了下述的称频自动闭塞。
2.2 移频自动闭塞
移频自动闭塞由于其具有抗干扰的性能，因而适用于不同的电气化和非电气化区段，由我国自主开发研制的zpw-2000无绝缘移频自动闭塞就是在引进法国的UM71无绝缘轨道电路的基础上产生的，它以频率参数作为信息传输的制式，采用科学的调制方法，将调制信号转移至载频段，形成震荡，由此显现出交替变化的“移频”波形，系统自动将载频选在工频的偶次谐波上、区间选在工频的“奇次”谐波上，从而加强了信号设备管理与控制，可以对故障进行科学系统的分析。
zpw-2000无绝缘移频自动闭塞系统主要由室外、室内和系统防雷三部分构成：
①室外装置
室外装置包括调谐区、机械绝缘节、匹配变压器、补偿电容、传输电缆、“调谐区”设备引接线等设备组成。
②室内装置
室内装置由发送器和接收器组成，发送器可以产生高稳定、高精度的“移频”信号源，在同一载频、同一低频控制条件下，进行双CPU电路的应用。接收器的功能是对主轨道电路“移频”信号进行解调，同时还可以实现对相连的调谐区短小轨道电路“移频”信号进行解调。另外，接收器还可以接收除本主轨道电路频率信号之外的相邻区段的短小轨道电路的频率信号，在数字信号处理技术下实现两种频率信号之间的转换。
③系统防雷
为了保护装置设备，需要设置系统防雷装置，在模拟网络盘内进行横向、纵向防护，这一系统防护主要针对两个方面的雷电引入：其一是从电缆引入的雷电冲击;其二是从钢轨引入的雷电冲击。
总之，zpw-2000无绝缘移频自动闭塞系统与法国传入的UM71轨道电路具有更长的传输距离，可以满足我国铁路行车的具体实情，其系统性能价格比也得到了大幅的提升，满足了“机车信号作为主体信号”的要求，为铁路行车安全创造了条件。
参考文献：
[1]曹宝国.ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞故障分析[J].科技信息，2012（09）.
[2]袁晴，何坤，刘硕智.浅析ZPW-2000A型移频自动闭塞设备的可靠性[J].科协论坛（下半月），2012（08）.
绝缘系统 篇7
关键词：医疗隔离电源系统,绝缘监视,绝缘故障定位系统,通信报警
1 医疗2类场所电源系统概述
随着医疗电子电器技术的突飞猛进, 医院病房内的病人和医生已经身陷电子仪器和设备的包围之中。在医院的特殊环境里, 电流对病人构成潜在的危险。病人常常和各种电气电子设备连在一起, 皮肤的电阻可能被击穿, 而病人却常因痛觉丧失失去或降低了防卫功能。尤其是在手术中或麻醉状态下, 各种电极、传感器或管道直接插入病人体内, 这时如果有10μA的漏电流直接流过病人心脏, 就会导致病人触电身亡, 这在医学上被称为微电击。
同时, 医院手术室或ICU、CCU病房是对电力可靠性要求很高的场所, 不管出现何种情况, 都应最大程度保证其电力供应的连续性, 否则, 将会因维持生命的设备断电导致病人有生命危险。
如何保护医院病人不受漏电事故的伤害变得越来越重要, 现在医院主要采用带绝缘监视装置的医疗IT (隔离电源) 系统, 即不接地电源系统给ICU、CCU、手术室等2类场所供电。
医疗2类场所是医疗建筑物内对电气安装要求比较特殊的地方, 根据GB16895.24—2005和IEC60364-7-710—2002标准, 必须使用医疗IT系统, 系统负载总容量最大不得超过10 k VA。为此, 在医疗2类场所通常设立医疗隔离变压器和与之配套的绝缘监视仪, 以确保2类场所医疗设备电源的可靠性和安全性。
医疗IT系统由隔离变压器、绝缘监视仪和外接报警、显示设备等装置组成, 其示意图如图1所示。
2 医疗隔离电源系统应用实例
江苏省苏北人民医院ICU病房设在2层, ICU负荷为一级负荷, 采用双电源供电, 一用一备自动切换, 共采用18套6.3 k VA的隔离电源系统。其某子项系统如图2所示。
医疗隔离电源系统主要包括以下5个部件:
(1) MED427P-2型绝缘监视仪;
(2) ES710型隔离变压器;
(3) MK2430-12型外接报警显示和测试仪;
(4) AN450型专用电源;
(5) STW2型电流互感器。
3 绝缘监视仪
绝缘监视仪是隔离电源系统内的核心部件, 我院采用了本德尔公司MED427P-2型绝缘监视仪。绝缘监视仪在被监视IT系统和保护接地端之间叠加一个脉冲测量信号, 该脉冲信号的幅度、宽度和频率由CPU控制, 可对被监视系统内主回路的工作电流和系统分布电容进行自调整, 并成功消除各类医疗诊断监视设备的高频干扰和直流干扰。IT系统内的绝缘监视仪安装在IT系统和大地之间, 监视相线对地的绝缘阻值, 一旦相线对地出现故障, 绝缘监视仪立即报警, 提醒操作人员系统中已经出现第一个对地故障, 需其在适当的时间找出并排除该故障, 但系统仍能带故障运行。如果IT系统内未安装绝缘监视仪, 当出现第一个故障时, 操作人员得不到任何报警信息, 如果再出现第二、第三个故障, 则逐步增加的故障电流最终将导致系统内的小型断路器或熔断器动作, 使整个IT系统失电。如果2个故障发生在不同相上, 还会对地构成相间短路, 给病人带来生命危险。
根据GB16895.24—2005标准, 每个IT系统必须配备声光报警系统, 并设在适当的地方以便医务人员可以一直监视声光信号。在ICU病房内, 通常每床或每2床配备一套IT系统, 因此在ICU内部将出现多个相同的声光报警装置。江苏省苏北人民医院ICU病房采用德国本德尔MK2430-12型报警系统, 因绝缘监视仪本身就配备了RS485接口, MK2430-12型外接报警显示和测试仪可以利用绝缘监视仪自带RS485接口, 非常方便地与多个绝缘监视仪通信, 使多个绝缘监视仪公用一台外接报警装置。外接报警装置可以设置在护士站, 这样既节省了投资, 也方便了用户的使用和操作。
4 绝缘故障定位系统
在ICU病房内, 由于一个IT系统常常是多张床位的许多监护设备的电源, 每个系统的回路数量比手术室多, 因此当IT系统的绝缘监视仪报警以后, 如何判断发生对地故障的回路往往比较困难。而这些回路都长时间连接维持病人生命的设备, 不能像手术室内的IT系统一样在手术结束后采用逐个分断回路供电的方法来查找故障点, 这时采用绝缘故障定位系统就能很好地解决该问题。
江苏省苏北人民医院ICU病房采用了EDS151绝缘故障定位系统, 主要由以下部件组成:
(1) MED427P-2型绝缘监视仪;
(2) EDS151型绝缘故障评估仪;
(3) MK2430-12型外接报警显示和测试仪;
(4) AN450型专用电源;
(5) STW2型电流互感器。
EDS151绝缘故障定位系统的工作原理如图3所示。当IT系统对地存在绝缘故障时绝缘监视仪就会报警。然后, 绝缘监视仪中的PGH绝缘故障测试装置利用绝缘故障本身的对地漏电流震荡产生极低频率的测试电流, 并通过安装在各被监视回路上的电流互感器和与之连接的EDS151绝缘故障评估仪来检测每个回路内是否存在该测试电流, 从而定位故障回路。因为测试电流只存在于对地回路, 对于系统回路的工作电流而言, 该电流为剩余电流, 故其可以通过回路上的电流互感器检测出来。
采用绝缘故障定位系统能方便快捷地找出对地故障回路, 大大减少了日后的维修工作量。
5 结语
综上所述, 采用带绝缘监视装置的医疗IT系统具有以下优越性:
(1) 可以降低触电电压, 减小电网对地漏电流, 使人身触电危险降低到最小程度。
(2) 采用隔离变压器后可以防止接地系统内的漏电流窜入某些与病人连接的医疗电气设备的对地回路。
(3) 供电系统内部出现第一个对地漏电故障时不会导致断路器或熔断器动作, 因而保证了电源供电的可靠性。
(4) 减少对地漏电流可以提高防火安全性。
目前, 全国各地医院建设如火如荼, 医疗2类场所漏电保护的重要性也随着GB16895.24规范的普及越来越受到医院领导和医院建设者的重视。带绝缘监视装置的医疗IT系统因具有上述优越性而被广泛应用, 成为ICU、手术室等医疗2类场所的标准电源。
参考文献
[1]GB16895.24—2005建筑物电气装置
直流系统绝缘降低危害及查找方法 篇8
发电厂和变电所中,为控制、信号、保护、自动装置以及某些执行机构供电的电源系统,通常称为控制电源。而由蓄电池组、充电装置及直流屏等设备构成,应用于各种类型的发电厂和变电所中,在各种正常和事故情况下都能保持可靠供电的电源系统或者说是一种直流不停电电源系统,通常简称为直流控制电源系统或直流系统。
1 直流系统接地故障分类
1.1 直接接地(金属接地)
直接接地是指直流系统电源正负极对地的电阻等于或接近于0的情况。在直流系统中,如果出现两点同时接地,就很可能造成断路器误动或拒动,熔断丝烧断等故障。
1.2 间接接地(非金属接地)
间接接地是指直流系统电源正负极对地绝缘电阻低至某一允许值的情况。这时的接地电阻是否会对系统造成危害,就要看各单位的具体情况,它与系统接地的位置和继电器的灵敏度有关。
1.3 绝缘降低
绝缘降低是指直流系统所采用的电缆、设备的绝缘电阻由于某种原因低于出厂数值。这些由电缆、设备构成的直流系统的直流电源的正负极对地绝缘电阻总体上低于允许值。直流系统绝缘降低主要由以下几方面引起。
(1)电缆绝缘层的老化或电缆加工、敷设过程中的工作不慎损伤电缆绝缘层。
(2)设备在制造过程中绝缘部分受损或者绝缘材料质量低。
(3)由外来物包括外来金属碎片、设备的紧固件及小动物躯体等引起。
2 绝缘异常人工故障排除方法
绝缘异常人工故障排除方法有以下几种。
(1)通过测量正负极对地电压,确定是正极还是负极接地。
(2)两段母线之间的区分,使查找的接地范围不会扩大。
(3)退出运行中有误报现象的直流接地装置。
(4)应立即停止对站内二次回路的施工或检修试验,并拉开其工作电源,看信号是否消除。
(5)采用分段分部位拉路法,操作电源一定要由蓄电池供电,先停不重要的回路,如信号回路和照明回路等。
3 直流系统接地故障后常规的处理方法
由于直流接地回路一旦从直流系统中脱离,直流系统母线的正负极对地电压就会出现平衡。因此通常采用直流接地回路瞬间停电的办法,来确定直流接地点,这就是所谓的“拉路法”。但由于直流系统是不间断电源,人们不能随意对其停电。因此“拉路法”常造成直流系统控制或保护回路跳闸等事故。而便携式直流接地仪在查找直流接地点时,不需断开直流电源,其移动式的采集互感器可在各回路上直接测量漏电流,如果发现接地回路,便携式直流接地仪就报警。
4 便携式直流接地仪工作原理
便携式仪直流接地仪由信号发生器与信号检测器组成。信号发生器原理框图如图1所示,信号检测器原理框图如图2所示。
接地点方向由钳表箭头指向与信号检测器上箭头方向共同决定。开启信号发生器,待其稳定后(信号指示灯闪烁),在附近(2m内)开启信号检测器,使它们同步。再将钳表卡入待检测支路,开始检测。如果该检测支路上有接地故障,信号检测器上会显示一个向上或向下的箭头。
5 便携式直流接地仪的检测方法
如果直流系统中某一支路有接地点(如图3所示),接地支路各路径电流流向与大小分别用I1,I2,I3,I4表示,那么有:
对于A点,钳表检测到的漏电流为I3=V-/Rx,如果I3越大,则接地越明显。对于B点,由于钳表检测到的电流为I1-I2=0(没漏电流),故该点没接地。因此,通过对A,B两点的检测,可以定位出接地点的具体位置。
如果支路1和2形成一条环路(如图4所示),而支路3是环路上的一条分支并有接地故障。用便携式直流接地仪分别在A,B,C,D,E五点进行检测,其箭头方向就是检测到的接地点方向。根据在A,B,C,D,E五点所检测到的接地点方向,可知E点所在的支路有接地故障。
6 结束语
在系统比较复杂时,采用便携式直流接地仪有利于系统接地支路走线方向的判断,操作人员能更快、更有效地查找出接地点。当环路有接地故障时,在不需要退环的情况下,可根据信号检测器所显示方向,更好地判断出接地点。
摘要：分析直流系统的绝缘降低而造成的危害及常规的处理方法,并介绍便携式直流接地仪的工作原理和使用方法,由于用它查找接地点时不需断开直流电源,故可保障电网的可靠运行。
关键词：直流系统,绝缘降低,便携式,直流接地仪
参考文献
[1]DL/T 856—2004电力用直流电源监控装置[S]
直流系统绝缘监测装置的改进研究 篇9
直流系统作为电力系统和通信系统中自动控制、继电保护和信号装置的供电电源, 其工作状况的好坏直接影响到电力和通信系统的安全稳定运行[1,2]。由于绝缘破损等造成的直流接地是直流系统最为常见的故障, 必须立即查找出故障点予以排除, 否则容易造成负载装置的误动作, 引发重大事故, 造成重大的经济损失[3,4]。因此, 对直流系统的绝缘状态进行在线监测具有重要的意义。
至此直流系统绝缘监测装置便应运而生, 由于直流系统是一个多段多级母线联合供电的多分支网络, 因此装置一般采用母线绝缘监测与支路绝缘监测相结合方式[5,6]。母线绝缘监测有平衡电桥和开关电阻两种方法[7,8], 通过电桥的失衡来反映母线的绝缘状况。但是当两极母线同时等值接地时, 电桥的平衡未被打破, 平衡电桥法失效, 装置漏报接地故障, 由于该方法存在监测死区, 致使其只能应用在一些小型变电站中, 起接地预警的作用。虽然开关电阻法能够完成这一死区的监测, 但是开关电阻法不断的切换电桥, 母线对地电压被人为拉偏, 容易造成继电保护装置的误动作。交流小信号注入法[9,10]和直流漏电流测量法[11,12]是支路绝缘监测最常用的两种方法, 交流小信号注入法通过向直流母线中注入低频小信号, 监测该信号的流向来定位故障支路, 但是该方法无法排除母线对地电容的影响, 同时注入的低频小信号增加了系统纹波, 影响了系统的安全运行。目前虽然提出了变频探测法[13], 电容补偿法[14]和小波分析法[15]等一系列方法进行改进, 但是结果都不甚理想。而直流漏电流测量法通过测量故障支路的漏电流来计算接地电阻, 不需要注入交流信号, 不受对地电容的影响, 因此受到广泛应用。但是其使用的直流漏电流传感器容易受到电磁干扰和温度的影响而发生零点漂移, 在现场应用中常常发生误报接地故障[16]。
针对以上方法出现的问题, 本文对直流系统绝缘监测装置提出了一系列改进措施, 首先对母线绝缘监测采用平衡电桥和不平衡电桥相结合的方式, 兼顾两种方法的优点。支路绝缘监测采用直流漏电流测量法, 利用软件消去法避免了直流漏电流传感器的零点漂移的影响, 有效地消除了接地故障的漏报和误报问题, 完善了直流系统绝缘监测装置的功能。
1 装置的工作原理
直流系统绝缘监测装置主要由母线电压检测电路、主控MCU、LCD显示模块, 声光报警模块、通讯接口、实时时钟、直流漏电流采集模块和直流漏电流传感器组成, 其结构框图如图1所示。首先由母线电压检测电路监测母线的工作状态, LCD显示模块对绝缘信息进行显示, 主控MCU判断当前绝缘状况, 如果母线出现接地故障, 声光报警模块红灯点亮, 并发出报警铃声。与此同时, 主控MCU通过RS485向各漏电流采集模块发出采集命令, 进行支路绝缘状况巡检。漏电流采集模块采集各传感器测量的漏电流信号, 并进行预处理分析, 将故障支路信息上传给主控MCU, 由主控MCU定位接地故障点, 计算接地电阻值, 并将所有故障信息进行显示报警, 通知现场运行人员及时处理。
2 装置的硬件实现
2.1 电压检测电路的设计
母线电压检测电路的原理图如图2所示, R1是平衡桥电阻, R2、R3是切换电阻, R+、R–分别是正、负母线接地电阻, K1~K6是切换控制开关, +KM, –KM是直流系统正负母线, U是正负母线间电压。母线电压检测电路采用独特的三电桥结构, 其中桥臂1是平衡电桥, 桥臂2、3是切换电桥。桥臂的切换判据是当母线未报接地故障, 而支路报接地故障时, 启动切换电桥。检测到接地支路报出后, 保持显示状态, 然后切换回平衡电桥检测状态, 以免直流母线电压由于切换电阻的接入而拉偏, 影响直流系统的安全。
(1) 电桥电路的设计
由于平衡桥臂电阻值越大, 母线对地电压偏移越大, 接地电阻检测灵敏度越高。同时对地电压偏移越大, 越容易造成一点接地保护引起误动。因此并不是桥臂电阻越大越好, 桥臂电阻的合理取值直接影响到系统的检测灵敏度和安全稳定运行。
考虑母线单极接地的情况, 假设母线通过R+接地, R–无穷大, 切换控制开关的状态是K1、K2闭合, K3、K4、K5、K6断开, 此时相当于R1与R+并联, 得到式 (1) 。
其中U+1, U-1分别是正负母线对地电压, U=U+1–U-1。化简得式 (2) 。
定义对地电压偏移率ΔU和电桥灵敏度S如式 (3) 所示。
利用MATLAB对对地电压偏移率ΔU和电桥灵敏度S进行仿真计算, 在实际现场应用中, 常常取25 kΩ作为接地故障的阈值, 即当接地电阻小于25 kΩ时, 认为产生接地故障。所以更关心当接地电阻在25 kΩ附近时, 对地电压偏移率ΔU和电桥灵敏度S的变化情况, 画出此时ΔU和S随R1变化的曲线如图3所示。
从图3中可以看出, 当R1的取值在25 kΩ~60kΩ内时电桥都有较高的灵敏度, 同时其对地电压偏移相对较小, 所以选择R1=50 kΩ, R2=100 kΩ, R3=200 kΩ。其中切换控制开关选用AQW214, 利用N沟道场效应管BSP297进行驱动。
(2) 电压采样电路的设计
根据直流绝缘监测装置的要求, 为了判断母线的绝缘状况和计算接地电阻的大小, 需要对正、负母线对地电压和母线间电压进行采样测量, 每一路电压采样电路由电压处理单元、滤波单元、隔离单元组成。电压处理单元将0~±125 V、0~250 V的电压转换到0~3 V, 电压跟随器实现采样电压的阻抗匹配。用RC滤波器滤除谐波干扰, 隔离单元采用ISO124隔离强电与弱电之间的干扰。
2.2 主控板的设计
2.2.1 主控MCU的选型
主控MCU是整个直流系统绝缘监测装置的核心控制部件, 它负责母线电压的采集与处理, 与直流漏电流采集模块的通讯, 漏电流信号的接收与处理, LCD显示模块的数据传递, 声光报警模块的报警控制, 与上位机的数据通讯, 多机互联, 同时又是系统内部软件的运行平台。主控MCU需要控制处理的任务多, 与外部数据交流的信息量大, 完成的功能种类复杂。为了满足系统对主控MCU的要求, 节约成本, 提高系统的集成度与开发效率, 选择优异实时性能, 易于开发的STM32F103VET6单片机作为主控MCU。
2.2.2 通讯接口
直流系统的母线是分段分屏布置的, 每段每屏分布在变电站的不同地方, 每段每屏都需要一个直流系统绝缘监测装置进行监控, 当直流系统改变运行方式时, 绝缘监测装置需要进行互联通讯, 改变监控策略。同时每一个装置还需要将监测数据上传给中央控制室的上位机, 这些数据的传输都需要通讯接口的互联。考虑绝缘监测装置多种互联方式的需求与各互联设备的距离, 以及用户互联操作的简易性, 系统设置了CAN总线, RS485和RS232三种通讯接口。
2.2.3 LCD显示
装置在监测直流系统绝缘状况时, 需要显示当前绝缘信息以便现场工作人员能够迅速确定故障类型, 定位故障支路。为方便用户使用, 选择4.3寸TFT触摸液晶屏对这些数据进行显示:当前时间、直流母线间电压、正负母线对地电压、母线绝缘状态、支路绝缘状态、各馈线支路的接地电阻、故障支路号以及参数设置情况。
2.2.4 声光报警模块
声光报警模块主要是对直流系统的以下故障进行报警提示:
(1) 超压报警
如果母线间电压超过250 V, 进行超压报警提示。
(2) 欠压报警
如果母线间电压低于190 V, 进行欠压报警提示。
(3) 偏压报警
在装置工作在平衡电桥模式下, 如果母线对地电压偏移110 V达15 V, 即报偏压故障提示。
(4) 绝缘报警
如果直流系统接地电阻阻值小于或等于25 kΩ, 进行绝缘报警提示。
(5) 支路报警
如果直流馈线任一支路的接地电阻小于或等于25 kΩ, 进行支路报警提示。
(6) 瞬时接地报警
如果直流系统接地故障是在瞬间发生的, 短时间内该故障自动消失, 即判瞬时接地故障。
2.3 直流漏电流采集模块
直流系统是一个多分支供电网络, 一个500 k V变电站里的直流系统馈线支路就可能多达上百条, 如果这上百条支路的绝缘状况信息都由主控MCU来进行处理, 那必定会占用主控MCU很多资源, 消耗费时间, 使装置不能及时有效的处理各支路的接地故障, 因此需要建立一种多MCU、分散式、模块化的结构以适应现场直流系统绝缘监测的要求。因此, 设计直流漏电流采集模块监测各支路的绝缘状况, 每一个采集模块可以采集处理16条馈线支路的漏电流信息。一个装置中可以扩展多个采集模块, 每个采集模块将采集的漏电流信号经过预处理之后再上传给主控MCU, 这样大大节约了主控MCU的处理时间与资源, 使得装置可以快速响应支路接地故障。
直流漏电流采集模块由选择输入开关、信号调理电路、采集MCU、光耦隔离、RS485通讯接口构成。当采集MCU接收到主控MCU的采集命令时, 采集MCU发送选通信号给选择输入电路, 对不同的支路漏电流进行A/D采样, 并将采集的信息由采集MCU预处理后上传给主控MCU处理, 该模块示意图如图5所示。
采集模块采用STM32F103RBT6单片机作为主控芯片。选择输入电路是为了实现直流漏电流采集模块对多支路漏电流信号的采集。信号调理电路将直流漏电流传感器输出的-5 V~+5 V电压信号转换到STM32单片机0~3.3 V的A/D量程范围之内。
3 装置的软件设计
3.1 母线绝缘监测
在平衡桥的条件下, 需要利用母线的电压值进行计算母线的接地电阻值, 并判断母线是否发现接地故障。如果得到的接地电阻计算值小于设定的阈值, 则利用通讯程序判断出故障的支路, 并对此次故障进行记录;如果母线电压检测并未发出故障判断, 但支路报告接地故障时, 则切换到不平衡桥对母线电压进行测量。若在电桥不平衡状态下, 接地电阻的计算值小于阈值, 则确认发生了接地故障, 并利用通信程序判断出故障支路, 同时将此次故障记录, 这一部分的程序流程图如图6所示。
3.2 故障支路接地电阻的计算
在直流系统现场, 漏电流传感器易受周围复杂电磁环境和电流冲击的影响而产生零点漂移, 进而增大装置的接地电阻测量误差, 造成装置的误报或漏报接地故障。为了准确测量接地电阻值, 需要消除漏电流传感器零点漂移的影响, 对支路接地电阻的测量值进行校正。
在直流漏电流测量法中, 支路接地电阻的求解方法是:利用母线电压检测电路测得的母线对地电压除以漏电流传感器测得的电流。这种方法把漏电流传感器测量的电流Ic作为流过单一接地电阻的漏电流, 而实际上馈线支路上流过正负接地电阻的漏电流Ic+、Ic–和漏电流传感器的零点漂移ΔIc共同构成电流Ic, 其关系可用式 (4) 表示。
代入正负母线对地电压U+、U–和该馈线支路的正负接地电阻Rc+、Rc–得式 (5)
式 (5) 中有3个未知数:正负接地电阻Rc+、Rc–和漏电流传感器的零点漂移ΔIc, 要解出Rc+、Rc–, 就需要得到三组方程进行联立求解。实际求解过程中, 首先在电桥平衡状态下得到正负母线对地电压U+1、U–1和漏电流传感器测量电流Ic1, 分别切换正负开关电阻, 得到U+2、U–2、U+3、U–3和Ic2、Ic3, 将所得数据代入式 (5) 中联立求解即可得Rc+、Rc–和ΔIc。
4 装置的测试及分析
搭建完装置的软硬件平台后, 模拟直流系统单极接地, 双极差值接地和双极等值接地的状态, 测试装置接地电阻的测量精度和声光报警输出的正确性。其中母线电压由艾默生的HD22020-3充电模块提供, 其值为234.3 V。在不同支路上分别接入接地电阻, 装置检测的绝缘信息如表1所示。
从上面的测试数据可以看出, 装置准确的定位了故障支路, 判断出故障类型。在测量小于50 kΩ的接地电阻时, 测量误差小于1 kΩ, 在变电站内, 直流系统接地电阻的测量阈值为25 kΩ, 现场工作人员更关心直流系统是否接地, 是否需要进行接地处理, 也就是说更注重50 kΩ以内的接地情况, 在这个接地电阻范围内, 要求尽量提高接地电阻测量精度, 以防止接地误报警、漏报警, 而装置对接地电阻的测量精度恰好能够满足现场需求。
5 结语
地铁屏蔽门系统的绝缘与接地 篇10
屏蔽门系统是一个典型的机电一体化产品, 同时也是作为乘客上下地铁列车的主要通道, 那么其自身的安全性, 绝缘和接地也就不能忽视。
1 绝缘要求
1.1 绝缘电阻
在正常实验大气压条件下系统的绝缘电阻要求:
(1) 额定电压U≤60V时, 绝缘值≥5MΩ (用250V兆欧表) ;
(2) 额定电压U﹥60V时, 绝缘值≥5MΩ (用250V兆欧表) ;
(3) 站台上屏蔽门所有设备对地绝缘值≥0.5MΩ (用500V兆欧表) ;
1.2 绝缘强度
(1) 额定电压小于60V的回路:500Vrms 1分钟;
(2) 额定电压大于60V的回路:1500Vrms 1分钟;
2 系统的接地方案
2.1 接地原因
西安地铁一号线采用1500VDC刚性接触网, 最大载流量3300A。地下车站走行钢轨兼作回流轨, 行走轨限制电压为120V。由于采用了钢轨作为回流轨, 并且为了防止离散电流对地下金属管线的电腐蚀, 钢轨与大地采用绝缘安装。这样, 钢轨和大地之间就存在电位差。
根据城市轨道交通站台设计关于绝缘和等电位的要求, 屏蔽门在投入运营后, 屏蔽门门体和钢轨要保证等电位, 即屏蔽门门体和钢轨要采用等电位连接。由于钢轨和大地之间存在电位差, 那么屏蔽门门体和大地之间也就存在电位差。一旦当乘客上车手触到门体或一只脚踩屏蔽门踏板, 而另一只脚踩大地时, 在乘客身体内部就有电流流过, 这就需要将门体与钢轨进行等电位连接, 以确保门体与列车车体等电位。
2.2 等电位连接方式
为消除屏蔽门与列车之间存在的电位差, 确保乘客和工作人员的安全, 在屏蔽门与车辆之间设计安装等电位装置, 采用铜芯电缆与钢轨相互连接的方式。使整个屏蔽门门体保持等电位连接, 通过等电位铜排以及等电位导线将屏蔽门的各金属部件相连, 以满足等电位的要求。
连接方式采用等电位连接。为了保证每侧站台的屏蔽门等电位连接可靠, 避免因导体接触不良而造成电位差。在车站站台有效长度范围内, 采用一点均布的方式通过铜芯电缆将等电位铜排与钢轨相连, 保证门体与车体电位相等, 确保人身安全。门槛间通过等电位铜排相连, 上下两个铜排合并后连接到轨道, 如图1所示。
3 系统的绝缘措施
3.1 绝缘方案
为了避免乘客触电的危险, 除了对屏蔽门整个门体进行绝缘安装外, 还要在屏蔽门前方0.9m宽113.06m长的区域以及整个端门中心线两边各1.5m宽的区域范围铺设绝缘地板, 达到双重绝缘效果, 如图2所示。
3.2 绝缘要求
(1) 绝缘地板敷设平整、无折皱、整个站台的绝缘地板色差控制在5%以内, 站台板绝缘地板能承载650kg/m2不被破坏;
(2) 绝缘电阻≥0.5MΩ (500V兆欧表) , 绝缘地板在其寿命期限内绝缘性能不会降低, 寿命不低于15年;
(3) 绝缘地板材料的燃烧性能不低于GB8624-2006规定的Bfl级, 材料防火性能Bfl;耐磨性:磨耗量不超过0.002g/cm2、非弹性变形:75kg的负载下工作不能有非弹性变形;
(4) 绝缘地板采用单层敷设在站台上, 做为站台装修完成面展示给乘客。除满足本技术要求中的机械、电气、防火性能要求外, 还具有一定的装饰功能;
(5) 绝缘地板厚度为3.5mm, 可以作为站台装修完成面;
(6) 绝缘地板的负荷要求:每个地铁站台客流按50000人次/小时;
(7) 绝缘地板所采用的材料无气味, 易清洗, 防滑, 不含PVC、卤素、铅、苯、甲苯等有害物质;
4 结语
地铁屏蔽门系统是一个复杂的机电控制系统, 应用在涉及人身安全的地铁环境中, 所处环境人员密集, 人流量大, 列车特殊的工作条件导致在进站时屏蔽门门体与大地之间有一定的电位差, 为保证乘客人身安全, 设备必须良好接地, 并在屏蔽门边缘做好绝缘措施, 以此来达到安全、舒适、节能的乘车环境。
参考文献
[1]北京城建设计研究总院.GB 50157-2003地铁设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2003:47 48.
[2]方大集团股份有限公司.CJ/T 236-2006城市轨道交通站台屏蔽门[S].北京:中国标准出版社, 2007:4 5.
绝缘系统 篇11
摘要：目前我国的大部分城镇以及业供电系统中主要应用110KV变压器，在实际工作中为防止雷电过电压以及操作过电压对中性点绝缘造成破坏，工作人员在变电站设计中都要将过电压保护和二次继电保护相配合。本文就110KV分级绝缘变压器中性点绝缘配合问题进行了深入的分析探讨，以供同仁参考。
关键词：110KV分级绝缘变压器；性点绝缘；配合；探讨
目前我国的电力系统所使用的变压器的绝缘结构主要有全绝缘结构以及分级绝缘结两种。全绝缘结构中性点的绝缘水平大致与三相端部出线电压等级的绝缘水平相同，因此它主要应用于绝缘要求较高的小接地电流接地系统，在我国主要是35KV及以下电压的系统。除此之外就是分级绝缘结构，分级绝缘结构的中性点的绝缘水平较低，目前分级绝缘的变压器已经被广泛的应用于110KV及上电压等级电网电力系统，采用分级绝缘的变压器能够有效的减少内绝缘尺寸，大大的缩小整个变压器的尺寸，能够节约造价。
一、变压器中性点不接地运行时的过电压分析
对于中性点不接地运行的变压器，其中性点可能出现的过电压包括雷电过电压，操作过電压，暂时过电压，正常运行时的工频过电压等。因此，在中性点直接接地电网中110kV 变压器中性点不接地时可能出现的过电压形式主要有：雷电冲击波侵入变压器时造成变压器中性点电位升高的雷电过电压以及因110kV 接地系统故障形成局部不接地系统时的过电压。
在实际工作中，雷电过电压主要从输电线路人侵的雷电波，在变压器中性点上出现的最大过电压幅值取决于变压器的人口避雷器残压。如果110kV 系统单相接地时接地变压器侧断路器跳闸.不接地变压器侧断路器拒动，则系统形成局部不接地系统.此时的中性点过电压值更高，其值近视为相电压值.如果此非正常运行状态持续保留在局部不接地系统中，该变压器中性点的暂态过电压会对分级绝缘的变压器中性点的绝缘构成威胁，因此，应在变压器中性点加装间隙保护，防止变压器绝缘的损坏.
二、110kV分级绝缘变压器中性点绝缘过电
一般变压器中性点不接地时中性点绝缘水平为全绝缘，不需要安装避雷器，但在多雷区且单进线装有消弧线圈的变压器应在中性点加装避雷器，其额定电压与线端相同。一般变压器部份接地时中性点绝缘水平只达到线端水平的一半，中性点按其绝缘水平的不同，应安装相应保护水平的避雷器。在实际工作中，为留有裕度，可选取适当的裕度系数，此时耐受中性点出现的最大稳态电位，至少可在1000s 以上，具有足够的裕度.对于变压器l10kV 侧中性点：（126/√3）×1.1×1.1×0.6=52.8（kV，有效值）。
在实际的工作中，经过试验数据证明中性点部分接地时采用半绝缘的变压器运行基本上是安全的，仅在断路器出现非全相或严重不同期产生的铁磁谐振过电压可能危及中性点绝缘。不存在部分中性点不接地的变压器，自然不会出现弧立的不接地电网，因此防“失地”的继保装置可以省略。众所周知继保装置越简单，可靠性越高。一般应与变压器中性点绝缘水平相同。110kV变压器中性点绝缘水平为35kV级时，小电抗绝缘水平也为35kV级，由于有充足的裕度，可省去避雷器。
1、防止变压器绝缘损伤
测量电力变压器的绝缘电阻和吸收比或极化指数，对检查变压器整体的绝缘状况具有较高的灵敏度，能有效地检查出变压器绝缘整体受潮，部件表面受潮或脏污，以及贯穿性的缺陷。当绝缘贯穿于两极之间时，测量其绝缘电阻时才会有明显的变化。检修需要更换绝缘件时，应采用符合制造厂要求，检验合格的材料和部件，并经干燥处理；此外在进行变压器运行检修时，要严禁蹬踩引线以及绝缘支架。
2、对于中性点避雷器保护的选择
一般来说，对母线侧避雷器选择较为轻松，一般按照厂家生产使用的电压等级选择不会有什么问题，但中性点选择却是有较大的难度，各地方存在较多性点避雷器不匹配的问题并给予纠正。在实际工作中，选用中性点保护采用分级绝缘的变压器。绕组中性点的绝缘水平比绕组首端的低。当变压器设计为中性点必须接地运行时，中性点绝缘水平比首端低得多。当变压器运行方式为中性点接地运行，也可在系统不失去接地情况下不接地运行，其中性点绝缘水平相对较高。
（1）单独用避雷器保护方式
110kV变压器中性点绝缘水平为60kV或38kV。60kV绝缘水平的中性点可用Y1W-73/200型避雷器，其直流1mA电压103kV相当于73kV工频峰值，中性点能承受1倍相电压的短时工频过电压；其1kA残压为200kV，雷电耐压水平可按U耐=1.1×（1.1U残+15）kV，现残压为200kV，那么设备绝缘为258kV就可满足要求。雷电耐受为300kV的绝缘使用225kV残压的避雷器也可满足绝缘配合。
对于110kV变压器，当中性点绝缘的冲击耐受电压小于或等于185kV时，即属于标准分级绝缘结构的变压器。对于中性点不接地的分级绝缘变压器，当雷电波从线路侵入变压站到达变压器中性点以及系统单相接地、非全相运行，特别是伴随产生变压器励磁电感与线路对地电容谐振时，会产生较高的雷电过电压或工频稳态过电压，对分级绝缘变压器中性点构成威胁，甚至使变压器中性点绝缘损坏。
（2）混合绝缘技术
混合绝缘技术指一种在线圈高温部位采用N 芳香聚□胺纸和层压板，在变压器其他不太热的区域采用纤维素的技术。这种技术的开发使变压器性能大幅度提高，同时提高了可靠性和减少了维护工作量。110kV、220kV是供电网络的主要电压等级，由于电压很高，中性点一般采用直接接地方式，由于继电保护整定配置及防止通讯干扰等方面的要求，为了限制单相短路电流，其中有部分变压器采用中性点不接地方式。在这种运行方式下，由于雷击、单相接地短路故障等会造成中性点过电压，而且变压器大多是分级绝缘，因此过电压对中性点的绝缘造成很大威胁，必须对其设置保护装置防止事故发生。
结束语
变压器绝缘水平是能够承受住运行中各种过电压与长期最高工作电压作用的水平。本文通过对中性点过电压的种类以及高低和危害进行分析，将变压器中性点避雷器、间隙保护和二次继电保护结合起来作了合理配置和整定。目前在我国的电力系统中，大多都用非线性元件，即避雷器限制电力系统的过电压水平。变压器可有不同的试验电压。以绝缘水平是按绝缘配合决定的，用不同特性的避雷器保护变压器时，也会产生不同的效果。因此，在实际工作中，工作人员要结合实际情况合理的进行110KV分级绝缘变压器中性点绝缘的配合。
参考文献：
[1] 胡晶晶，曾丽，饶林.雷击造成主变压器中性点击穿的原因分析及建议[J].高压电器.2007（02）
[2] 王仕荣，李春平.变电站主变压器中性点的运行操作及其相关保护投退的分析[A].2011年云南电力技术论坛论文集（入选部分）[C].2011
改进的绝缘子闪络快速监测系统 篇12
关键词：闪络,监测,预警,状态诊断,基本RS触发器,Rogowski线圈,光耦,绝缘子
0 引言
绝缘子闪络对电力系统的安全、可靠、稳定运行有较大的负面影响,覆冰、污秽、过电压等多种因素可能造成绝缘子闪络故障[1,2,3,4]。闪络故障的切除需要一定时间:微机保护采样数据窗使故障切除时间在断路器开断时间的基础上有所增加[5,6,7,8,9,10];对于某些特殊位置(如超高压电网保护死区范围)的绝缘子闪络故障必须通过失灵保护切除,而现有失灵保护具有较长延时[11,12,13]。切除闪络故障所需的时间越长对系统暂态稳定的影响越大。在闪络故障的事故处理中,由于闪络点不明显等因素的影响,会使得故障位置的查找存在困难。若能实现绝缘子闪络故障的快速监测,并与相关二次设备配合使用,则可成功解决上述2个问题[14]。
文献[14]提出的绝缘子闪络快速监测系统由于未充分考虑泄漏电流带来的负面影响,使得该系统在绝缘子正常运行时可能会误动作。本文提出了2种改进方案,这2种方案均能消除泄漏电流带来的影响,且如果参数选择适当,2种方案亦可实现绝缘子闪络预警功能。
1 文献[14]所提绝缘子闪络快速监测系统
1.1 主要元件情况
文献[14]设计了一种绝缘子闪络快速监测系统(见图1),其Rogowski线圈输出电压[15]见式(1),2个或非门组成的基本RS触发器的功能表[16]见表1。
其中,i1为Rogowski线圈所包络的电流。
1.2 工作原理[14]
a.当绝缘子无闪络故障时,Rogowski线圈包络电流为零,无限大增益运放A的输出电压为0,2个光耦的发光二极管均不发光,光敏三极管截止,触发器S端输出始终为0,触发器不动作。
b.绝缘子闪络瞬间,无限大增益运放A的输入电压差u(t)≠0,其输出电压的绝对值瞬时突变为偏置电压UCC,光耦IC1或IC2内的发光二极管发光,对应光敏三极管导通,触发器S端输出突变为1,触发器动作,Q端瞬时置1并保持。
c.发生故障后Q端可与保护装置配合,先于主保护作用于绝缘子相邻断路器跳闸,快速切除故障,避免由采样数据窗带来的延时。同时,Q端还可与测控装置配合作用于后台报警,告知运行人员闪络绝缘子位置,为事故处理提供参考。故障处理完毕后需手按FA按钮(先合后分),恢复RS触发器初始状态。
d.监测系统的响应时间仅由其内部晶体管传输时间决定,一般可达ns级,总时间对于电力系统而言可忽略不计,即可认为监测系统为瞬时响应。
1.3 存在的问题
虽然从定性层面上来看,由于实际的运算放大器增益仅为一个相对较大的有限值,若此时选择合适的Rogowki线圈互感,则可认为绝缘子正常时泄漏电流的响应电压uA≈0,这个小电压一般不会使光耦内二极管动作。但是文献[14]未能从数学层面上充分考虑到正常运行时绝缘子泄漏电流带来的负面影响,由理论分析可知,若考虑泄漏电流,则图1所示系统在绝缘子正常运行时可能会误动作。
2 2种改进的绝缘子闪络快速监测系统
本文提出了2种改进的绝缘子闪络快速监测系统,这2种监测系统均能成功避免绝缘子泄漏电流带来的负面影响,同时还增加了防信号过冲功能以及自动复归功能。
2.1 第1种改进的绝缘子闪络快速监测系统
2.1.1 基本情况
图2为第1种改进的绝缘子闪络快速监测系统的原理示意图,它和图1系统相比有3点不同。
a.增加了双向击穿二极管VD。双向击穿二极管VD的作用是防止信号过冲,即避免Rogowski线圈输出电压过大而损坏电子元件。
b.将无限大增益运放换成了增益调整电路。增益调整电路的作用是将Rogowski线圈输出的电压u成比例(比例系数为A)地转换为光耦电路的输入电压uout(即实现uout=Au),该电路可通过多种方式实现,本文给出了一种简单的实现方式,如图3所示。
c.增加了自动/手动复归选择开关S1和时间继电器J及其辅助触点(延时闭合瞬时断开常开触点)。自动/手动复归选择开关S1、时间继电器J及其辅助触点共同实现了对监测系统复归方式的控制:当S1在位置2时为手动复归方式,时间继电器J退出使用,监测系统动作切除闪络故障后需人工手动复归(使FA触点先合后分),复归后Q端输出为0;当S1在位置1时为自动复归方式,时间继电器J投入使用,监测系统动作(Q端置1)后经过延时J会自动复归,即时间继电器辅助触点J会自动先合,使Q端置0,然后时间继电器J失电,触点J断开,Q端保持为0。时间继电器J的动作时刻应滞后于闪络故障消失时刻并留有一定裕度,即延迟应大于断路器开断时间并留有一定裕度。
2.1.2 工作原理
绝缘子泄漏电流的有效值一般为m A级,而闪络电流一般可达k A级,即可从电流大小明确区分泄漏电流和闪络电流。若泄漏电流和闪络电流的分界值Iset(有效值)、光耦内发光二极管开启电压Uth均已确定,且近似认为泄漏电流和闪络电流均为正弦波,则通过选择合适的Rogowski线圈互感和增益调整电路的调整系数,即可实现图2系统对绝缘子闪络故障的快速监测。
可以看出,当Rogowski线圈互感M和增益调整系数A满足式(2)、(3)时,图2所示系统就能实现绝缘子闪络的快速监测功能。
当绝缘子没有发生闪络故障时,绝缘子流过的电流为m A级的泄漏电流,此时I1
此时光耦IC1及IC2内发光二极管均不发光,光敏三极管截止,触发器不动作,Q端输出始终为0。
若t=0时刻绝缘子发生闪络故障,作如下假设。
a.t=0-时刻绝缘子流过的泄漏电流瞬时值为B。
b.绝缘子上的电压为:
c.闪络时绝缘子等效电阻为Re。
不考虑双向击穿二极管VD对u的限制以及运放实现增益调整时运放偏置电压对uout的限制,则:
电流有效值,一般可达几千安培。由于闪络电流和泄漏电流的分界值Iset可选择得很小(如10 A以下),所以通过分析式(2)、(6)可知发生闪络故障时:
即闪络时IC1或IC2内发光二极管亮,相应光敏三极管导通,S端瞬时置1,Q端输出为1并且保持。
不难看出,若考虑双向击穿二极管VD对u的限制以及运放实现增益调整时运放偏置电压对uout的限制,则uout的最大值会减小,但对其最小值没有影响,即在发生闪络故障瞬间uout还是大于Uth,监测系统的动作不变。
发生故障后Q端可与保护装置配合,先于主保护作用于绝缘子相邻断路器跳闸,快速切除故障,避免由采样数据窗带来的延时。同时,Q端还可与测控装置配合作用于后台报警,向运行人员告知闪络绝缘子位置,为事故处理提供参考。
若自动/手动复归选择开关S1在位置2,则在故障处理完毕后需手按FA按钮,恢复基本RS触发器至初始状态,以便下一次闪络时监测系统正常使用。若开关S1在位置1,则监测系统经过一定延时后会自动复归。
若Rogowski线圈互感M可调,则图2系统中的增益调整电路可去除。此时M的整定值为:
2.2 第2种改进的绝缘子闪络快速监测系统
2.2.1 基本情况
图4为第2种改进的监测系统,它和第1种改进的监测系统相比,在增益调整电路的前面增加了积分电路。积分电路的作用是将Rogowki线圈的输出电压进行积分,即:
u*(t)=0乙tu(t)dt=0乙tMddtid t=Mi(t)-Mi(0)(9)
假设:t=0为监测系统安装时刻,此时绝缘子无闪络故障,其中流过很小的泄漏电流;t=a为闪络发生时刻,此时绝缘子流过很大的闪络电流。则有:
即在绝缘子发生闪络时,积分电路将Rogowki线圈的输出电压通过积分转变成和绝缘子中流过电流成正比的电压量。
2.2.2 工作过程
泄漏电流和闪络电流的瞬时值的大小区别亦非常明显,若泄漏电流和闪络电流的最大值的分界值iset(瞬时值)、光耦的发光二极管开启电压Uth均已确定,则通过选择合适的Rogowski线圈互感M、增益调整电路调整系数A,即可实现图4系统对绝缘子闪络故障的快速监测。
可见,当M、A满足下列关系就能实现上述功能:
当绝缘子没有发生闪络故障时,绝缘子流过的电流为m A级的泄漏电流,此时i1
此时光耦IC1及IC2内发光二极管均不发光,光敏三极管截止,触发器不动作,Q端输出始终为0。
当绝缘子发生闪络故障时,绝缘子流过的电流为闪络电流,此时i1>iset,即:
此时光耦IC1或IC2内发光二极管发光,对应光敏三极管导通,触发器立即动作,Q端输出为1并保持。
3 改进的闪络监测系统相关电气量波形图
发生故障后图2或图4系统的Q端可与二次装置配合,先于主设备保护作用于绝缘子相邻断路器跳闸,快速切除故障,避免由采样数据窗带来的延时。假设:绝缘子在t=a时发生闪络故障,t=a-时绝缘子泄漏电流过零;绝缘子相邻断路器开断时间为40 ms;ωa+φ=-π/2+2 kπ;开关S1在位置1;时间继电器延时整定为60 ms。闪络故障发生后,图2及图4所示系统相关电气量的波形分别见图5及图6。
图6中,若绝缘子闪络电流有效值为D、监测系统电流定值iset已确定,则可计算出闪络发生时刻与监测系统响应时刻的时间差Δt:
4 改进闪络监测系统在闪络预警中的应用
绝缘子绝缘异常发展成闪络故障需要一定时间,泄漏电流的异常变大可作为绝缘闪络预警的依据。可以看出图2和图4系统中,若定值Iset或iset选择为闪络预警值(m A级),且输出Q端不作用于跳闸时,这2个系统均可作为闪络预警系统。当泄漏电流超过定值时,监测系统可通过多种方式作用于报警(如“声”、“光”、“光字牌”),为设备状态诊断提供参考。
5 结语