直流绝缘检测的研究与应用
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直流耐压试验和交流耐压试验的各自作用和区别1.直流耐压试验:直流耐压试验又称为直流击穿试验,是指在设备或元件的两个不同极性之间施加一定电压,以测试设备或元件的绝缘强度。
直流耐压试验的作用是检测设备或元件是否符合设计要求,保证其使用过程中不会发生漏电或击穿等故障。
直流耐压试验是用于对绝缘强度进行评定的一种有效手段。
-检测电器设备的绝缘表面、绝缘材料以及其绕组与外壳之间的绝缘强度,以确定其是否能够承受额定电压。
-检测电器设备在运行时可能出现的漏电故障。
-发现设备或元件中潜在的绝缘缺陷,以及预测其寿命。
-简单易行:直流耐压试验通常采用简单的电路,测试仪器操作简单易行。
-检测灵敏度高:直流耐压试验可以检测到微小的绝缘弱点和绝缘材料中的缺陷。
2.交流耐压试验:交流耐压试验也称为交流击穿试验,是指在设备或元件的两个不同极性之间施加一定频率和电压的交流电流,以测试设备或元件的绝缘强度。
交流耐压试验的作用是检测设备或元件是否能够在额定电压下长期运行而不发生绝缘击穿故障。
交流耐压试验是用于对电气设备进行耐压性能评定的一种重要手段。
交流耐压试验通常应用于以下情况:-检测设备或元件在额定电压下的耐压性能,以保证其不发生绝缘击穿故障。
-检测设备或元件在运行过程中可能发生的绝缘击穿故障,以确保其运行安全可靠。
-检测设备或元件的绝缘材料质量和制造工艺。
交流耐压试验的优点:-可以模拟设备或元件在运行时的实际工作环境,更贴近实际使用条件。
-可以检测设备或元件在交流电压下的绝缘性能,更有助于预测其在实际运行过程中的可靠性。
-耐压试验电压波形不同:直流耐压试验是施加直流电压,而交流耐压试验是施加交流电压。
-测试对象不同:直流耐压试验通常用于检测设备或元件的绝缘强度,而交流耐压试验则用于检测设备或元件在额定电压下的耐压性能。
-显示结果不同:直流耐压试验以击穿电压为评价指标,而交流耐压试验则以耐压电流为评价指标。
-频率不同:直流耐压试验的频率为0Hz,而交流耐压试验的频率一般为50Hz或60Hz。
GDF-3000A直流接地故障查找仪一、概述直流系统绝缘故障、直流互窜故障及交流窜电故障是一种易发生且对电力系统危害性较大的故障,危害电力系统正常运行。
为了能够更好的帮助现场维护人员快速准确地找出直流故障,我公司通过多年努力,总结大量现场经验,开发出了直流故障查找仪。
直流接地查找仪采用高精度电流钳表,利用故障回路中的直流电流差值进行故障查找与定位,将快速FFT变换技术引入到直流故障查找设备中,可以检测出各电压等级(24V,48V,110V,220V)直流系统中的各类绝缘故障、直流互窜故障、交流窜电故障。
随着电力系统对安全运行的要求越来越高,电力系统中对各类直流故障查找的要求也将越来越高,因此,高精度、绝缘趋势分析将成为电力系统对新一代直流接地查找仪的基本要求。
基于直流电流差值检测原理的新型直流接地查找仪引入快速FFT变换技术,通过对检测量幅频特性的详细分析平衡了直流接地故障查找安全性与灵敏度方面的矛盾,将直流接地故障技术推向了一个新的高度,具有广泛的应用前景。
二、装置结构及原理:2.1装置组成直流接地查找仪由系统分析仪、支路探测仪、采集器三部分组成,如下图示:2.2 装置原理2.2.1 绝缘故障查找原理系统分析仪与被测直流母线相连,采用乒乓原理计算被测直流系统的平衡桥电阻及对地绝缘电阻,如果被测直流系统存在绝缘故障,系统分析仪则向直流系统投入设定好频率和幅值的检测桥,探测仪通过对各支路中电流信号的检测来实现接地故障点的定位,检测原理如下图示:图中馈线1为正常馈线,馈线n 为存在负对地绝缘故障的馈线,x R 为绝缘故障阻值,R 为系统平衡电桥。
分析仪检测到绝缘故障后向直流系统投入检测桥,该检测桥以图示中的E 、F 表示,该检测桥的投入使直流系统对地电压产生一个已知频率的周期性变化量,设该变化量的频率为f 、使直流系统产生的对地电压变化幅值为V ∆,则流过x R 上的电流变化幅值为x R V I ∆=∆5,变化频率与检测桥投入频率f 相同。
直流设备框架绝缘监测装置在地铁变电所的应用摘要:随着我国城市的快速发展,在城市地铁的建设中,采用了一种新型的电力系统,使用直流装置构架对系统进行保护。
但是,还有很多问题需要我们去处理,因此我们必须要把这个技能熟练掌握。
本文着重探讨了城市地铁交通中的直流系统安装框架绝缘的工作原理,论述了直流框架绝缘电流和电压的保护以及铁轨电位制约设备(钢轨电位限制装置)运作相互配合的内在联系,让大家更好的了解直流系统的框架保护紧急解决流程。
关键词:直流设备;绝缘监测;地铁变电所前言:在城市铁路的直流电力系统中,框架防护是一种特殊而又具有特殊意义的防护方式。
接触轨道是正电极,走行轨道是负电极,由于在运行过程中会造成大量的杂散电流,因此采用了不接地的方式。
在直流装置的框架壳体上安装有一个接地装置,当阳极与机箱接触时,正电极和负电极之间的短路电流会急剧增加,轨道与机箱连接成负电极,乘客将有很高的被触电的风险。
为避免发生电力系统的短路事故,在直流系统中,电力系统的正、负极配电箱应采用接地隔离方式,其绝缘电阻应大于2MQ。
所有的DC装置框架的外壳最终都是由一条接地线完成的,而从 DC装置的框架中泄漏电流只流入该接地点,从而可以监控并保护框架的绝缘。
所以,对框架的绝缘进行监控和保护对于避免线路的短路和接地故障以及保护人员和装置的生命财产是非常必要的。
1、框架的绝缘原理现有的框架隔离防护的基本原则是设定漏电阀值来启动继电器的工作,然后再根据开关量的大小来进行继电防护装置。
直流装置的漏电很弱,一般为几毫安,甚至还不到1毫安。
所以,监控直流装置的结构漏电,既要保证对小电流的精确计量,又要做到大范围的检测。
当前单一的传感器难以满足这一需求。
对直流装置的结构进行了实时监控,以便对其进行快速的判断,并能及早地对其进行处理,使其危险程度降至最低。
监控设备对数据进行读写、加工、判定和防护,并将数据传输到背景中进行处理和展示,存储、记录、分析漏电流数据,设定报警阀,启动在线监控系统的运行,提醒维修人员采取相应的防护措施(如图1、图2所示)。
绝缘检测装置的原理及应用1. 简介绝缘检测装置是一种用于检测电气装置或设备中绝缘状态的工具。
通过测量电气设备的绝缘电阻,可以确定是否存在绝缘破损或漏电现象。
绝缘检测装置可以应用于各种电气设备,例如电动机、发电机、变压器等,用于确保设备的安全运行。
2. 绝缘检测装置的原理绝缘检测装置的原理基于电气绝缘的基本概念。
绝缘是指两个电极之间存在的非导电材料,用于阻止电流通过。
当绝缘材料破损或存在漏洞时,电流可能会通过绝缘材料,导致设备的损坏或安全隐患。
绝缘检测装置通常通过将测试电压施加在电气设备的绝缘上,然后测量绝缘电阻来检测绝缘状态。
绝缘电阻是指单位长度或单位面积上绝缘材料对电流的阻力。
当绝缘破损或存在漏洞时,绝缘电阻会显著减小。
3. 绝缘检测方法以下列举了一些常用的绝缘检测方法:•直流绝缘电阻测试:使用直流电源施加一定的电压,测量电流和电压之间的比值,计算绝缘电阻。
这是一种常用的绝缘检测方法,适用于大部分电气设备。
•交流绝缘电阻测试:使用交流电源施加一定的电压,测量电流和电压之间的比值,计算绝缘电阻。
交流绝缘电阻测试相比于直流绝缘电阻测试更加准确,适用于一些对测试精度要求较高的应用场合。
•局部放电测试:通过检测局部放电现象来间接评估绝缘的质量。
这是一种常用的在线绝缘检测方法,可以通过连接传感器到设备上来实时监测绝缘状态。
4. 绝缘检测装置的应用绝缘检测装置广泛应用于各个领域的电气设备中,以下是一些常见的应用场景:•发电厂:在发电厂中,绝缘检测装置用于检测发电机和变压器的绝缘状态。
通过对发电机和变压器的绝缘进行定期检测,可以及时发现绝缘破损或漏电问题,并采取相应的维修措施,确保发电设备的安全运行。
•工业领域:在工业领域中,绝缘检测装置常用于电动机和电气控制设备。
通过检测电动机和电气控制设备的绝缘状态,可以确保设备在工作过程中不会发生意外故障,提高工作效率和安全性。
•建筑业:在建筑业中,绝缘检测装置通常用于检测建筑物中电气设备的绝缘状态。
电池包绝缘检测方法1. 引言电池包绝缘检测是电池安全性评估中的重要环节之一。
电池包绝缘检测的目的是确保电池包的外壳与内部电池单体之间的绝缘性能良好,以防止电池短路、漏电等安全问题的发生。
本文将介绍电池包绝缘检测的方法和技术,以及其在电池生产和应用中的重要性。
2. 电池包绝缘检测方法电池包绝缘检测方法多种多样,下面将介绍几种常用的方法。
2.1 直流绝缘电阻测量法直流绝缘电阻测量法是一种常用的电池包绝缘检测方法。
该方法通过施加一定的直流电压,测量电池包外壳与内部电池单体之间的绝缘电阻。
通常使用的测试电压为500V或1000V,测试电流一般较小,一般在1mA以下。
通过测量电流和电压之间的比值,可以计算得到电池包的绝缘电阻值。
绝缘电阻值越大,表示电池包的绝缘性能越好。
2.2 交流绝缘电阻测量法交流绝缘电阻测量法是一种相对较新的电池包绝缘检测方法。
该方法通过施加一定频率的交流电压,测量电池包外壳与内部电池单体之间的绝缘电阻。
通常使用的测试频率为1kHz或10kHz。
通过测量电流和电压之间的比值,可以计算得到电池包的绝缘电阻值。
与直流绝缘电阻测量法相比,交流绝缘电阻测量法可以更好地检测电池包的绝缘性能。
2.3 漏电流测量法漏电流测量法是一种常用的电池包绝缘检测方法。
该方法通过施加一定的直流电压或交流电压,测量电池包外壳与内部电池单体之间的漏电流。
漏电流是指电池包外壳与内部电池单体之间的电流泄漏情况。
漏电流越小,表示电池包的绝缘性能越好。
漏电流测量方法可以通过测量电流和电压之间的比值,或者通过测量电流的大小来评估电池包的绝缘性能。
3. 电池包绝缘检测技术电池包绝缘检测技术是电池包绝缘检测方法的实现手段,下面将介绍几种常用的技术。
3.1 高阻抗测量技术高阻抗测量技术是一种常用的电池包绝缘检测技术。
该技术通过使用高阻抗放大器和高阻抗电压源,可以实现对电池包绝缘电阻的高精度测量。
高阻抗测量技术可以有效地避免测量电路对电池包绝缘电阻的影响,提高测量的准确性和稳定性。
绝缘电阻试验直流电压耐压法绝缘电阻试验直流电压耐压法是一种常用的检测电气设备绝缘性能的方法,它通过施加一定电压检测设备的绝缘电阻是否合格。
电气设备的绝缘状况直接关系到设备的安全可靠性,因此绝缘电阻试验直流电压耐压法在电气设备生产、维护以及运行阶段都具有重要意义。
在进行绝缘电阻试验直流电压耐压法时,首先需要确定合适的电压值。
一般来说,根据被测试设备的额定电压大小和具体要求来设定试验的电压值。
在设定好电压值后,需要在设备的绝缘部分施加直流电压,持续一段时间后进行测试。
通过测试得到设备的绝缘电阻值,从而评估设备的绝缘性能。
绝缘电阻试验直流电压耐压法在实际应用中有着广泛的应用。
在电气设备生产过程中,此方法可以用来对生产出的设备进行绝缘性能的检测,确保产品的质量稳定可靠;在设备维护和运行中,可以定期进行绝缘电阻试验,及时发现故障,提高设备的可靠性和安全性。
除了绝缘电阻试验直流电压耐压法外,还有其他检测电气设备绝缘性能的方法。
例如交流电压绝缘试验、介电强度测试等。
这些方法各自有着特点和适用范围,选择合适的检测方法需要根据具体情况来确定。
在实际工程中,可以根据需要选择不同的检测方法,综合评估设备的电气性能。
在进行绝缘电阻试验直流电压耐压法时,需要注意一些细节。
首先是测试仪器的选择,必须选择具有稳定可靠性的测试仪器;其次是测试环境的保持,需要保证测试环境的干燥清洁,避免因为环境因素影响测试结果;最后是测试人员的技术水平,需要经过专业培训才能进行测试,确保测试的准确性和可靠性。
绝缘电阻试验直流电压耐压法在电气设备领域具有不可替代的作用。
通过此方法可以及时发现设备的绝缘故障,保证设备的安全稳定运行。
随着科技的不断进步,相信绝缘电阻试验直流电压耐压法会在未来得到更广泛的应用,为电气设备的发展提供更可靠的保障。
直流绝缘检测的研究和应用摘要:本文利用不平衡电桥法给出了一个较为精确的,用于电网直流系统计算正负母线绝缘值都出现降低的情况下的正、负绝缘电阻的公式。
同时提出了一种主—从式的绝缘监测小系统的设计方案。
即用一个绝缘主模块来测量主回路的绝缘电阻,而用专门的支路模块来判断出现绝缘降低的那条支路,并且在实际应用中取得了很好的效果。
关键词:不平衡电桥主—从式绝缘监测1.引言发电厂和变电站的直流电源作为主要电气设备的保安电源及控制信号电源,是一个十分庞大的多分支供电网络。
在一般情况下,一点接地并不影响直流系统的运行,但如果不能迅速找到接地故障点并予以修复,又发生另一点接地故障,就可能引起重大故障的发生。
现有检测直流系统绝缘的方法主要有电桥平衡原理和低频探测原理。
根据电桥平衡原理实现的绝缘监测装置被广泛使用,但它不能检测直流系统正、负极绝缘同等下降时的情况;绝缘监测装置即使报警,也不能直接得到系统对地的绝缘电阻大小。
用低频探测原理检测接地故障是近几年采用的一种新方法,但它所能检测的接地电阻受直流系统对地分布电容的制约,而且低频交流信号容易受外界的干扰,另外注入的低频交流信号增大直流系统的电压纹波系数。
可见,电桥平衡原理和低频探测原理均存在若干难以克服的缺陷。
本文提出一种新的检测方法,即主回路用不平衡电桥检测总的绝缘电阻,而支路用直流互感器来检测到底是哪一路出现了绝缘降低。
同时用单片机来实现这种检测方法。
2.主回路的绝缘电阻的测量传统的平衡电桥检测原理如下图-1,通过检测电压Uj和Um,再加上给定的电阻R来算出R+、R-,但当正负绝缘都出现降低的情况下,检测的结果将与实际情况不符合。
图-1为了能检测正负都绝缘降低的情况,下文设计一种不平衡电桥测量法。
并用MCS 80C 196KC单片机来实现,如图-2所示。
首先我们先说明一下电子继电器AQW214的用法,当AQW214的1、2脚导通时,7、8脚也导通;而且导通的内阻很小。
直流绝缘检测的研究与应用
Research and Application of DC System Sulation Montoring
汪根华 尹斌
Wang Genhua, Yin Bin
摘要: 本文利用不平衡电桥法给出了一个较为精确的,用于电网直流系统计算正负母线绝缘值都出现降低的情况下的正、负绝缘电阻的公式。
同时提出了一种主—从式的绝缘监测小系统的设计方案。
即用一个绝缘主模块来测量主回路的绝缘电阻,而用专门的支路模块来判断出现绝缘降低的那条支路,并且在实际应用中取得了很好的效果。
关键词:不平衡电桥;主—从式 ; 绝缘监测。
Abstract :By unbalant electricity bridge ,this article educed a accurate formulation with which the insulation resistance can be calculated when both the plus insulation resistance and the minus insulation resistance decend in DC system. Moreover it bring forward a design project of small insulation monitoring system named master-slave ly measured insulation resistance of main road with main insulation module,and measured which road’ insulation resistance decended with branched insulation module.And obtained good result in use.
Key Words :Unbalant electricity bridge ; Master-slave type ;
Insulation detecting.
1.引言
发电厂和变电站的直流电源作为主要电气设备的保安电源及控制信号电源,是一个十分庞大的多分支供电网络。
在一般情况下,一点接地并不影响直流系统的运行,但如果不能迅速找到接地故障点并予以修复,又发生另一点接地故障,就可能引起重大故障的发生。
现有检测直流系统绝缘的方法主要有电桥平衡原理和低频探测原理。
根据电桥平衡原理实现的绝缘监测装置被广泛使用,但它不能检测直流系统正、负极绝缘同等下降时的情况;绝缘监测装置即使报警,也不能直接得到系统对地的绝缘电阻大小。
用低频探测原理检测接地故障是近几年采用的一种新方法,但它所能检测的接地电阻受直流系统对地分布电容的制约,而且低频交流信号容易受外界的干扰,另外注入的低频交流信号增大直流系统的电压纹波系数。
可见,电桥平衡原理和低频探测原理均存在若干难以克服的缺陷。
本文提出一种新的检测方法,即主回路用不平衡电桥检测总的绝缘电阻,而支路用直流互感器来检测到底是哪一路出现了绝缘降低。
同时用单片机来实现这种检测方法。
2.主回路的绝缘电阻的测量
传统的平衡电桥检测原理如下图-1,通过检测电压Uj 和Um ,再加上给定的电阻R 来算出R+、R-,但当正负绝缘都出现降低的情况下,检测的结果将与实际情况不符合。
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图-1
为了能检测正负都绝缘降低的情况,下文设计一种不平衡电桥测量法。
并用MCS 80C196KC 单片机来实现,如图-2所示。
首先我们先说明一下电子继电器AQW214的用法,当AQW214的1、2脚导通时,7、8脚也导通;而且导通的内阻很小。
同理,3,4脚导通时,5、6脚也导通。
而且,AQW214的耐压值可以达到400V ,即当7、8,或5、6不导通时,它们两端可以承受400V 的电压。
所以我们可以通过控制P10的电平,来控制1、2脚的导通而达到控制JK1的导通与关断。
同理,通过控制P11的电平来控制JK2的导通与关断。
第一步,JK1、JK2都断开,我们通过80C196单片机的A/D 口的AC4通道采集C4两端的电压,从而测得Um 。
第二步,JK1断开、JK2闭合,通过A/D 口的AC5通道采集C2两端的电压,从而测算得Uj ,记此时测得的电压Uj 为Uj1。
第三步,JK1闭合、JK2断开,记此时测得的电压Uj 为Uj2。
很明显的Uj1与R+,R-有关系,Uj2也与R+,R-有关系。
从而可以得到一个二元方程。
在此,因为R 与R3之和等于R 与RW2之和,故将R 与R3之和称为R ,将R 与RW2之和也称为R 。
从而可以得到公式1-1和1-2。
−
+=−R R R R Rg Uj Uj U m //////11公式 1-1 公式1-2
−=+−R R Rg R R Uj Uj U m //////22
联立公式1-1,1-2 可解出:
公式 1-2
Rg Uj R −+=Rg
Uj R RgR Uj Uj 2)(1)12(−+ ))(21()12(Rg R Uj Uj RUm RgR
Uj Uj R ++−−=−公式1-3
图-2
以上的分析,我们得到理论上的实现,但真正用到实际应用当中去,我们需要注意几个问题。
首先,就电路中所给的参数只适合100V-300V的直流电压,低于100V,则测量精度下降;高于300V,则电子继电器的耐压不够。
对于直流电压比较低的情况,我们可以通过改变相关电阻值而使测量精度提高。
但对于直流电压高于300V的情况,我们要重新选择电子继电器或者别的继电器。
其次,实际测量时,应先判断|Uj1-Uj2|的大小,如果其值太小,由于AD转换器的精度造成的影响将比较大,上述公式计算结果偏差较大。
这种情况发生在正负绝缘均匀下降且绝缘阻值较小时,比如R+=R-=1K,Um=220V时,由公式1-1、公式1-2可得:Uj1=110.55V,Uj2=109.95V,|Uj1-Uj2|=0.6V,设AD转换器的量程为0~300V,精度为千分之一(10位AD),则其最小测量精度为0.3V,因此|Uj1-Uj2|可能等于零,所以R+=R-=0,与实际相差很大。
根据我们的实测,绝缘电阻在5K~到50K之间时,测量精度可达到5%。
当发生2K以内正负绝缘均匀下降时,测量精度较差。
对于实际中的一般情况,我们最关心的就是当绝缘电阻在15K—25K之间波动。
所以可以达到要求。
但如果在特殊的场合,要求精度更高一些,我们可以选择精度更高的A/D转换器。
3.支路绝缘降低的判断
在引言里,我们已经提到,用低频探测原理检测容易受直流系统对地分布电容的制约,容易受外界的干扰,而且注入的低频交流信号增大直流系统的电压纹波系数。
在这里,我们用电流互感器来检测漏电流的大小。
我们先根据图-3来说明一下电流互感器的用法。
在这里我们选择DC10EA型的电流互感器,额定输入电流为10mA,输出电压为0—+/-2.5V。
当出现正绝缘降低时,正母线和负母线上的电流差值为I2(单位为mA),则此时电流互感器的输出U=(I2/10)*2.5 (v),当出现负绝缘降低,此时电流互感器的输出 U=-(I2/10)*2.5 (v)。
我们通过采集电流互感器的输出电压,便可以计算漏电流I2的大小,从而得到绝缘降低的
的程度。
图-3
因为当出现正负绝缘都降低的时候,绝缘降低的程度与漏电流不成正比。
所以我们采用前面讲到的不平衡电桥来计算主回路的绝缘电阻的具体大小。
如果到了报警线,便通过通讯向支路绝缘检测模块获取各个支路绝缘降低的程度。
下面图-4给出了支路绝缘检测模块的大致原理图。
单片机通过多路开关将不同支路的电流互感器的输出电压采集进来。
在绝缘主模块需要的时候将采集的数据发给主模块。
图-4
4.结束语
本文利用不平衡电桥法给出了一个较为精确的计算正负绝缘都出现降低的情况下的正、负绝缘电阻。
同时提出了一种主—从式的绝缘监测小系统。
在实际应用中取得了良好的效果。
但依然存在不足,即当某个支路的绝缘均匀下降时,主模块虽然能给出异常情况,但不能确定到底是哪一路出现了异常。
待进一步研究。
5.参考文献
1.刘君怀、陈怡欢,直流绝缘监测的应用与发展,高压电器,2000,36(6)
2.贾秀芳,赵成勇,李黎,陈恺,直流系统绝缘检测综合判据,电力系统自动化,1999,23(16)
3. 樊俊峰、尹斌,基于分布式系统的直流电源微机监控装置,电子测量技术,2002.5
4. 崔实、张连斌、霍刚,变频在线型直流监测装置的研究,华北电力技术,1997.9
第一作者简介:
汪根华,男,1978年8月生,汉族,河海大学电气工程学院控制理论与控制工程专业读硕士,现在从事直流电源及监控等方面的研究。
联系电话025-*******,Email: ahjdxywgh@
(210098 河海大学电气工程学院控制理论与控制工程专业)汪根华尹斌中图分类号: TM71
文献标志码:A。