在线绝缘监测装置共38页

42第五章微机绝缘监测仪直流系统接地监测作为系统正常运行的保证，日益受到厂家及用户的重视。

各类接地监测装置也层出不穷。

本章节主要讲述了传统接地监测原理及我公司开发的WJY3000A 系列微机型绝缘监测仪、继电器型绝缘监测仪和便携式绝缘监测装置的工作原理及特性，供大家参考、使用。

1 传统绝缘监测仪检测原理1.1工作原理绝缘监测仪主机检测正负直流母线的对地电压，通过对地电压计算出正负母线对地绝缘电阻。

当绝缘电阻低于设定的报警值时，自动启动支路巡检功能。

传统绝缘监测仪工作原理框图见图5-1。

图5-1：传统绝缘监测仪原理图1.2 母线检测原理1.2.1 平衡电桥检测法平衡电桥法在绝缘监测仪主机内部设置2个阻值相同的对地分压电阻R1、R2，通过它们测得母线对地电压V1、V2。

平衡电桥检测原理框图见图5-2。

43图5-2：平衡电桥检测原理图当Rx = Ry=∞时，系统无接地。

此时，V1=V2＝110V 。

当系统单端接地时，得以下方程（1）：通过此方程式可求得单端接地电阻Rx 或Ry 。

当系统出现双端接地时，得以下方程（2）：此时，不能直接求解，处理方法是将Rx 、Ry 中较大的一个视为无穷大，按单端接地的情况求解，所求得的接地电阻值大于实际值。

Rx 、 Ry 的实际值越接近，则测量误差越大，达到R x = R y 时，测量误差∞。

1.2.2 不平衡电桥检测法不平衡电桥检测是由主机内部两个阻值相等的对地电阻通过电子开关K1、K2按照一定的开合顺序接地。

不平衡电桥检测原理见图5-3。

图5-3：不平衡电桥检测原理图44在一个检测周期内，K1闭合K2断开，测得V1、V2，得方程（3）然后K1断开K2闭合，经一定延时后再次测量V1、V2，得方程（4）解联立方程（3）、（4）就可直接求得正负母线接地电阻Rx 、Ry 。

1.2.3 两种检测方法性能比较平衡电桥和不平衡电桥由于本身电路的限制，都有各自的优点及缺点，其比较见表5-1。

第三届铁路安全风险管理及技术装备研讨会DC600V供电客车干线在线绝缘监测装置设计郭志刚李国平比较电力机车DC600V电源装置和客车DC600V供电系统，两者的接地绝缘监测保护原理不同，导致经常出现机车与客车的漏电监测显示不一致问题。

铁道部有关部门自2007年以来多次召开相关会议研究解决此问题，为此青岛四方车辆研究所有限公司组织人员进行了研发并装车使用。

1 研制背景自2004年起，新造25G型铁道客车基本上均采用了DC600V供电制式，由电力机车的DC600V 电源装置供电。

铁道部也对运用机车、客车的电气绝缘做出了明确规定，要求在库内进行检测并确保出库质量良好。

由电力机车供电的DC600V系统，分别在机车和客车装设了DC600V绝缘检测设备：按照分级保护原则，客车采用漏电流传感器使用电流法测试本车漏电值，发生漏电时可判定列车中具体的漏电车辆，测试结果为漏电流；电力机车采用中性点接地并采用电压法测试方式测试，测试的是全列DC600V绝缘情况，测试结果为对地电压，需要换算后才能得出漏电流值。

二者检测原理和电路结构有所不同，运用中偶尔发生机车指示DC600V存在接地故障，而客车漏电检测正常的情况，故障判断不易，导致处理时间过长，影响了列车始发。

电力线绝缘检测主要分离线和在线检测两大类。

离线式主要采用兆欧表（摇表）或其他能够施加绝缘测试电压的设备在电力线投入工作前进行测量，在线式主要是在供电情况下采用电压法或电流法测试。

CRH3型动车组牵引中间直流电压（DC3000V）、中压交流电压（3AC440V）、直流控制电压（DC110V）均采用的是电压法检测方式，CRH5型动车组既有电压法也有电流法，25型客车直流供电母线（DC48V）采用了电压法。

根据实际情况，我们对DC600V运用中，机车、客车双方因漏电测试结果问题而影响运用的情况提出了解决方案：即在客车中再增加与机车测量方法、原理相同的监测装置，用于列车出库前和运行中进行在线绝缘检查。

第一章概述1.1 综述理想的电力系统向用户提供的应该是一个恒定工频的正弦波形电压，而随着电力电子技术的发展，直流输电、大功率单相整流技术在工业部门和用电设备上被广泛应用，如大功率可控硅器件、开关电源、变频调速等，这些典型非线性负荷将从电网吸入或注入谐波电流，从而引起电网电压畸变，使电网波形受到污染，供电质量恶化，附加损失增加，传输能力下降，成为影响电能质量的重要因素。

在电网中，三相负荷不平衡、电力系统谐振接地等会产生负序，大功率整流和非线性设备等会产生谐波。

负序和谐波严重影响了供电质量，它们首先影响了电力设备安全运行。

谐波可能引起谐振，谐振高压加在电容器两端，因为高次谐波对电容器阻抗很小，所以电容器易过负荷而击穿；高次谐波电流流入变压器，铁芯损耗增加；高次谐波电流流入电动机，不仅铁芯损耗增加，而且使转子发生振动，严重影响加工质量；高次谐波使保护设备误动作，使系统损失加大；高次谐波使电力系统发生电压谐振，在线路上引起过电压，会击穿设备绝缘。

负序和谐波对发电机不仅有热效应，产生局部发热，而且会使发电机组产生振动，并伴有噪音，严重威胁机组的安全稳定运行。

电能质量监测装置采用先进的32位DSP处理器，是具有高速采样、计算、分析、统计、通讯和显示等功能相结合的电能质量监测设备。

可实时监测电网的高达63次的谐波含有率、谐波总畸变率、三相电压不平衡度、闪变、电压偏差、电压波动、频率、各次谐波有功功率、无功功率、功率因数、相移功率因数、有效值、正负序等电能质量指标。

1.2 装置功能特点电能质量在线监测装置，是我公司在研究总结国内外电能质量监测装置特点和实践经验基础上，严格按照国家颁布的相关技术标准，自主设计开发的新一代嵌入式电能质量在线监测产品。

1.2.1 装置特点装置硬件平台具有如下主要特点：1）采用Advantech公司32 位高性能PC104嵌入主板和TI 公司32 位DSP 为核心，具有强大的数据处理能力和逻辑、控制能力，核心硬件处于国内先进水平；2）采用国际先进的嵌入式实时操作系统作为软件平台，全部软件采用高级语言编程，保证了系统的高可靠性和高移植性；3）数据采集通道采用单通道单A/D 设计，每个通道独享一个16 位并行A/D，所有通道完全同步采样，精度更高、速度更快，且任何一路A/D 损坏都不影响其它通道数据的正常采集；4）大容量的存储空间，满足电能质量监测装置对数据存储的要求，实时数据掉电不丢失；5）采用了四层印刷电路板（PCB）和SMT 工艺、继电保护装置常用的”背插式”结构；1.2.2 装置功能装置除具有常规的电能质量稳态指标的监测外，还对电能质量的暂态扰动，主要是电压的骤升、骤降进行监测和记录，具有较强的实用性。

12OHM发电机绝缘过热在线监测装置（用于监测发电机本体）：12.1 装置概要：12.1.1 发电机绝缘过热在线监测装置在线监测发电机内部绝缘过热事故隐患，通过故障采样，经过质谱分析，能够区分发电机定子线棒、铁芯和转子绕组等不同部位的绝缘过热故障，它是早期诊断发电机绝缘过热故障的一种较灵敏装置。

12.2 主要技术指标：12.2.1 工作压力：满足0.53为额定氢压及以下的汽轮发电机组。

12.2.2 检测流量： 2～6L/min。

12.2.3 取样流量： 10±0.5 L/min。

12.2.4 零点漂移：正常运行24 小时，零点漂移不大于表计全量程的±5％。

12.2.5 电流指示：正常运行时100～125％。

12.2.6 报警整定值：75％±1％。

12.2.7 检测灵敏度：机内绝缘局部过热面积（包括绝缘漆退色）为12 ㎝ 2 时，电流下降百分率不小于30％。

12.2.8 绝缘水平：电源输入回路对外壳的绝缘电阻＞500MΩ。

12.2.9 记录纸更换周期：每年1～2 次。

12.3 原理介绍：12.3.1 发电机绝缘过热在线监测装置在发电机风扇压力作用下，使机内的冷却气体流经装置内部。

冷却气体介质在受到离子室内α射线的轰击，使冷却气体介质电离，产生正、负离子对，又在直流电场作用下，形成极为微弱的电离电流（10-12A）。

电离电流经放大器（约1010 倍）放大后，送电流表显示。

如果发电机运行中，其部件绝缘有局部过热时，过热的绝缘材料热分解后，产生冷凝核，冷凝核随气流进入装置内。

由于冷凝核远比气体介质分子的体积大而重，负离子附着在冷凝核上，负离子运行速受阻，从而使电离电流大幅度下降。

电离电流下降率与发电机绝缘过热程度有关。

经试验确定，当电流下降到某一整定值时，代表着绝缘早期故障隐患的发生和存在，装置及时发出报警信号。

运行人员可根据报警信号频度，结合其它检测仪表指示，综合判断故障隐患的发生和发展，有计划地提早采取相应措施，避免因绝缘过热故障的扩大而导致后期烧毁发电机的重大事故，以此提高发电机的运行安全性。

电力设备在线监测与故障诊断综合试验报告一．前言本课程做了四次试验，分别为：套管、变压器的绝缘预防性试验、避雷器绝缘预防性试验、局部放电在线监测、利用红外照相机观测变电站发热情况。

其中前两次为设备的状态检测，是离线进行的，根据规程，对设备绝缘电阻，介质损耗tgδ等参数进行测量，通过数据分析试验设备的绝缘状况。

操作性较强，但设备和时间有限，只能完成绝缘预防性试验的部分内容。

后两次试验为设备的在线监测。

利用到先进仪器在线观测设备的局放、发热等情况。

其中局放试验为演示实验。

主要为了了解观测方法，试验的设计思路和大致原理。

绝缘预防性试验主要根据规程为“电力设备预防性试验规程”DL/T 596—1996，以下简称规程。

二．套管、变压器离线状态绝缘预防性试验本次绝缘预防性试验主要测量了套管和变压器离线状态下的绝缘电阻和吸收比、以及介质损失角tgδ。

测量电气设备的绝缘电阻，是检查其绝缘状态最简单的辅助办法。

电气设备有休止状态转为运行状态前，或者在进行绝缘耐压试验前，必须进行绝缘电阻，以确定设备有无受潮或绝缘异常。

测量介质损失角tgδ可有效的发现绝缘受潮、穿透性导电通道、绝缘内含气泡的游离、绝缘分层和脱壳以及绝缘有赃物或劣化等缺陷。

1．套管的绝缘预防性试验套管属于电容型绝缘结构的设备，特点是高压端对地有较大的等值电容。

对于电容型绝缘的设备，通过对其介电特性的测量，可发现绝缘缺陷。

反映介电特性的参数有介质损耗角正切tgδ、电容值C和电流值I对于变压器高压端出线的套管，规程规定的前两项即为绝缘电阻的测量和tgδ的测量。

由于试验设备的限制，选择这两项进行测量。

本试验采用的套管为126kV，油纸绝缘套管。

1.1套管的绝缘电阻测定按照规程规定，如图所示连线。

图1 测套管主绝缘对地绝缘电阻接线图测定其绝缘电阻，发现其绝缘电阻为5000MΩ小于规程规定值。

考虑到测量方法，由于套管长时间放置于户外，便面有很多灰尘，固有表面泄漏电流影响，要测得准确的绝缘电阻，可以有两种方法，即一为没有装设屏蔽线以短路掉表面泄露电流，另一种方法为将套管表面清洁干净。

TEP-G-E分布式微机绝缘监测装置使用说明书珠海泰坦科技股份有限公司概述TEP-G-E 分布式微机型直流系统绝缘监测装置是在我公司TEP-G- C（D）型基础上最新开发出新一代分布式绝缘监测装置。

本装置采用一台主机带多台采集单元（最多16台：8台GMCU-C 、8台XMCU-A ），通过通信方式，在线监测直流系统两段母线的绝缘状况和支路开关的状态。

正常时，监测母线电压、母线对地电压及正负母线对地电阻，自动巡检各支路接地状态及开关状态。

一旦有支路或母线接地，主机告警并显示接地支路及接地电阻。

本装置性能可靠，功能完善，人机界面友好，可广泛应用于电力、石油、化工、铁路、煤炭等行业的发电厂和变电站。

产品功能同时在线监测多个支路的接地状况，可显示接地支路号、接地极性、支路接地电阻和接地日期时间（包括正、负母线同时接地）。

循环测量并显示母线电压、负母线对地电压、正母线对地电阻和负母线对地电阻。

监测支路开关状态。

如有电压告警、接地故障及开关变位时都有记录产生，并可存储最新256 次，掉电后数据仍可保存。

自动绘制母线接地电阻月变化趋势曲线。

可设置母线电压告警上下限、接地电阻告警下限、母线段数、各段支路总数。

故障时声音和节点告警。

有RS232、RS485 及以太网接口，可与上位机通讯，且速率可选。

支持PPS、PPM、PPH及IRIG-B（DC）等多种对时方式。

设置、显示日期时间。

产品特点可方便的设置为单母线或双母线的工作方式，且母线电压等级可设，通用性强，可应用于不同的条件。

采集单元分布式设计，便于扩展，最多可监测256路支路绝缘及256 路开关状态。

采用直流传感器，无需在母线或支路上打入任何信号，不受对地大电容的影响。

软件自动跟踪传感器零点，避免因传感器零点漂移而引起的误告警。

当正、负母线绝缘同时降低时，也能正确检出接地电阻值。

采用大屏幕液晶显示，9 按键操作，人机界面友好，按键功能明确，易学好用。

可同时在线监测多个支路的接地状况，在已有支路接地告警时，仍可监测到新的支路接地告警。

[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]实用新型专利说明书[11]授权公告号CN 2596369Y [45]授权公告日2003年12月31日[21]ZL 专利号02256934.0[21]申请号02256934.0[22]申请日2002.10.14[73]专利权人冯继荣地址454150河南省焦作市建设西路1号(河南焦作电厂)共同专利权人申宝新[72]设计人冯继荣 申宝新 [74]专利代理机构北京三高永信知识产权代理有限责任公司代理人黄厚刚[51]Int.CI 7G01R 31/34权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 4 页[54]实用新型名称高压电动机绝缘在线监测装置[57]摘要高压电动机绝缘在线监测装置属于电气测量领域，包括一个测量元件及一个显示仪器，测量元件主体为一个棒状壳体，上顶部及下底部分别装有一个导电螺栓，并分别通过上、下座引入壳体内，壳体内上侧设有连接柱，它连接一个高压限流电阻，周围由环氧树脂填充，电阻下侧连有一块测量电路板，电路上安装有红外发射管，红外发射管的信号通过红外接收电路连接到一个包含有数字显示电路的显示仪器中。

该在线监测装置可使热备用电机在不停电的状态下即时监测与显示出其绝缘状态，测量部分与显示部分采用光电传输。

具有良好的绝缘性能与安全性能。

02256934.0权 利 要 求 书第1/1页 1、一种高压电动机绝缘在线监测装置，包括一个测量元件及一个显示仪器，其特征在于，测量元件主体为一个棒状壳体，上顶部及下底部分别装有一个导电螺栓，并分别通过上、下座引入壳体内，壳体内上侧设有连接柱，它连接一个高压限流电阻，周围由环氧树脂填充，电阻下侧连有一块测量电路板，电路上安装有红外发射管，红外发射管的信号通过红外接收电路连接到一个包含有数字显示电路的显示仪器中。

2、根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述数字显示电路，它置于一个显示仪器外机壳中的电路板上，电路主要是采用单片机组成的解码显示单元。