任务要求

某农村35/10 kV变电站一次停电退出运行后，在恢复送电时，先将主变压器投入电网对其进行预充电（10 kV侧配电线路暂未投入运行），变电站内仅有变压器、母线、高压柜等设备带电，就在此时，绝缘监测装置发出接地报警、三只单相电压表Uu、Uv、Uw的指示读数不对称平衡。其绝缘监测装置接线如图5-9所示。

图5-9　某农村35／10 kV变电站绝缘监测装置接线

请加以分析讨论，并进行相应报警处置。

任务分析

该绝缘监测装置是由一台三相五柱电压互感器、电压继电器等设备组成。电压互感器一次侧做星形连接，中性点接地。二次侧有两组绕组：一个绕组做星形连接，中性点引出并做接地处理，在各相上均接有单相电压表1只，分别监测u、v、w三相的电压状况；另一个绕组做开口三角形连接，在其开口两端接有电压继电器（KV）等报警设备。当系统运行正常三相电压对称平衡时，开口三角形绕组两端的电压值为零（或仅有微小的不平衡电压存在），电压继电器不会启动，无报警信号发出，三只单相电压表分别指示出u、v、w三相的电压值为对称平衡的电压值。

知识学习

1.电测量仪表

电测量仪表是对电力装置回路的电力运行参数做经常测量、选择测量、记录用的仪表和做计费、技术经济分析考核管理用的计量仪表的总称。电测量仪表按其用途分为常用测量仪表和计量仪表两类，前者是对一次电路的电力运行参数做经常测量、选择测量和记录用的仪表，如电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能等，如图5-10所示；后者是对一次电路进行供用电的技术经济考核分析和对电力用户用电量进行测量、计量的仪表，即各种电能表（又称电度表），如图5-11所示。

图5-10　常用测量仪表

（a）电压表；（b）电流表；（c）功率因数表

图5-11　计量仪表

（a）三相电子式电能表；（b）多功能数字表

常用测量仪表应能正确反映电力装置的运行参数，能随时监测电力装置回路的绝缘状况。交流电流表、电压表、功率表可选用2.5级，直流电路中的电流表、电压表可选用1.5级，频率表可选用0.5级。仪表的测量范围和互感器变比的选择，应使正常运行情况下仪表指针指示在满标度的2/3左右，并留有过负荷指示裕度。对有可能双向运行的电力装置回路，应采用具有双向标度尺的仪表。

2.绝缘监视装置

绝缘监视装置用于小接地电流的电力系统中，以便及时发现单相接地故障，以免单相接地故障发展为两相接地短路，造成停电事故。

6～35 kV系统的绝缘监视装置，可采用三个单相双绕组电压互感器和三只电压表进行测量，也可以采用一个三相五柱三绕组电压互感器测量。当一次电路某一相发生接地故障时，电压互感器二次侧的对应相的电压表指零，其他两相的电压表读数则升高到线电压。由指零电压表的所在相即可得知该相线发生了单相接地故障，但是这种绝缘监视装置不能判明是哪一条线路发生了故障，因此它是无选择性的，只适用于出线不多的系统及作为有选择性的单相接地保护的一种辅助装置。(www.daowen.com)

3.直流系统的绝缘监察装置

当直流系统中某点接地时，直流系统虽然继续运行，但也形成了事故隐患。当直流系统中有一点发生接地时，将可能造成信号装置、继电保护和控制回路的误动作，使断路器误跳闸或拒绝跳闸。所以，必须对直流系统的绝缘进行监察。下面以图5-12所示电路中的绝缘监察装置为例说明其工作原理。

图5-12　直流系统的绝缘监察装置

绝缘监察装置由监察继电器、电压表PV和转换开关SA与SAZ等组成。SA有两个位置，可分别将正合闸母线WCL + 或正控制母线WC + 接入监察回路。SAZ转换开关有三个位置：“母线”“ + 对地”和“-对地”。平时SAZ置于“母线”位置，其触点①-②、⑤-⑦、⑨-⑩接通，使电压表PV接在正负直流母线之间，用以测量直流母线电压。同时，监察继电器中的电压继电器KV通过触点⑤-⑦与地接通，处于监察状态。此时，正、负母线的对地绝缘电阻与监察继电器中的两个电阻R1和R2构成电桥的四个桥臂，电压继电器KV就接在电桥的对角线上。当正、负母线对地绝缘正常时，电桥处于平衡状态，电压继电器不动作；当直流系统某一点接地时，电桥失去平衡，电压继电器KV动作，其常开触点闭合，监察继电器中的中间继电器KM有电动作，其常开触点闭合发出报警信号，光字牌发光，指示故障性质。

若将SAZ转至“- 对地”位置时，其触点⑨-⑩、①-④接通，电压表测量负母线对地电压；当SAZ转至“ + 对地”位置时，其触点①-②、⑨-⑩接通，PV测量正母线对地电压；当正、负两极对地绝缘都正常时，电压表的读数均为零；当其中一极接地时，则接地一极的对地电压为零，另一极对地电压为额定电压；当非金属性接地时，电压表读数小的一极有接地故障。

任务实施

1.报警分析与检修确认

开始认为是站内母线或其他设备发生了接地故障，立即将变压器退出运行，对站内母线等设备进行细致检测，但未发现异常现象。既然站内设备未发生接地故障，绝缘监测装置动作报警的原因何在呢？接着从绝缘监测装置的工作原理方面来找原因。

当系统发生单相接地时，系统的对称平衡遭到破坏。三只单相电压表的指示读数再不是对称平衡的电压值了，而是故障相的电压急剧下降（甚至为零），另外两相的电压大幅上升（最大可达万倍的相电压值）。此时开口三角形绕组的两端将呈现出很高的电压值（最大可达100 V），使接在其两端的电压继电器动作启动报警设备发出接地故障报警信号。

由以上的分析讨论可知，要使绝缘监测装置报警，不管系统是否发生了接地事故，只要在开口三角形绕组的两端出现足够使电压继电器动作启动报警设备的电压，就会使电压继电器动作，启动报警设备发出接地信号。

2.故障诊断与处置

该绝缘监测装置的误报警，完全是因为三相对地电容电流的不对称平衡度很大，而呈现出三相对地容抗的不对称平衡度很大，也就是三相的对地绝缘不对称平衡度很大，从而使绝缘监测装置中开口三角形绕组的两端产生足够使电压继电器启动的电压值，引起报警设备发出接地信号。

该绝缘监测装置的误报警是因为主变压器、母线等设备空载运行时的三相对地电容电流值的不对称平衡度很大所造成的，处置方法是：只要设法将此不对称平衡的三相对地电容电流消除掉，就可解除绝缘监测装置的误报警动作。

3.任务总结

这类农村35/10 kV系统中性点虽然未进行接地，但实际上各相还是通过各相的对地电容进行了接地（也就是电容接地）。在变电站内由于某些原因（例如母线排列的位置不同等），将会造成各相的对地电容值不同（即各相的对地电容值不对称平衡），从而导致各相的对地电容电流值不对称平衡。

任务检查

按表5-3对任务完成情况进行检查记录。

表5-3　任务完成情况检查记录表