变电站两组蓄电池供电系统其中一段母线电压大于单组蓄电池组电
压的现象分析
摘要：变电站的直流系统中，两组蓄电池供电系统存在其中一段母线电压大于单组蓄电池组电压的现象，该现象具有一定的普遍性，本文针对该现象进行了分析，并提出该类问题的解决方法。
一． 概述
《直流设计规程》已经对各类型的电力工程明确规定：原则上从直流负荷供电可靠性观点出发，110KV 重要变电站及220KV 变电站要从重要性和满足继电保护、断路器跳闸机构双重化的供电需求、规定选择两组蓄电池。
两组蓄电池供电的直流系统中，多采用互联的单母线接线方式，其接线特点如下：
1． 单母线分段接线，每段接一组蓄电池、一套浮充电装置。正常时
两段母线解列运行；
2． 两组蓄电池设一套公用充电装置，该充电装置兼做任一套浮充电
装置的备用；
3． 两段母线之间设联络刀开关，为防止两套直流系统误并联，应设
置闭锁装置；
两组蓄电池供电的直流系统，在经过一段时间的运行之后，由于各自对地绝缘下降或产生接地后，就可能通过相应的接地电阻形成串联回路，造成其中一段母线电压大于蓄电池组电压的现象。
二． 现场测试情况
变电站由两组蓄电池组独立供电，该系统装有3套在线绝缘监测装置，二号屏正对地电压133.2V ，负对地电压-98V ，三号屏正对地电压129.1V ，负对地电压-101.6V ，从电压的偏差情况看出该系统存在绝缘下降的现象，当将该系统中的三套在线绝缘监测装置退出系统之后，测量第二段母线正对地电压约为+300V, 负对地电压约为+70V，正负电压约为230V ，关于该段母线出现正对地电压大于正负电压的现象的原因需做详细分析。
三． 等效模型建立
根据现场测量二段母线正极对地电压大于二段母线正负电压的现象，可判断该系统两组蓄电池一定通过某一回路串联起来，现对可能情况进行分析。
1． 两组蓄电池通过地回路进行串接
等效模型如下图1：
图1：两组蓄电池通过地回路进行串接示意图
U1表示第一段母线电压，U2表示第二段母线电压
在这种情况下，第一段母线正对地电压为：R2两端电压U 1+=U 1∙R 2
第二段母线正对地电压为：R3两端电压U 2+=U 2∙R 3
该模型为系统接入平衡桥后的正常模型，只要R1，R2，R3，R4阻值在正常范围内，限可通过电压的波动反应出系统的接地情况。
2． 两组蓄电池通过电阻串接，但与地悬空
等效模型如下图2：
图2：两组电池通过电阻串接，但与地悬空示意图
在这种情况下，第二段母线正对地电压为：R3两端电压U 2+=(U 1+U 2) ∙R 3 R 1+R 2+R 3从式中可以看出，只要R3阻值大于R1与R2之和，2段母线正对地电压即大于二段母线正负电压，因此该模型为该系统可能存在的现象。
两组蓄电池通过电阻串接，与地之间有阻值
等效模型如下图3：
图3：两组蓄电池通过电阻串接示意图
不难看出，在该模型下，各电阻取不同的阻值，系统对地电压有多种可能，下面我们将以该模型对系统进行分析。
四． 对等效模型3进行验证
1．根据两段母线对地电压列方程
图4：系统等效图
根据U1、U2回路可列方程（电阻以K 为单位）：
U 1=(I 1-I 2) ∙R 5+I 1R 2+I 1R 1
U 2=(I 2-I 1) ∙R 5+I 2R 4+I 2R 3
U 1+=I 1R 1+(I 1-I 2) ∙R 5
U 2+=I 2R 4
设U 1=U 2=U 二段母线对地电压：U 2+= R 4(R 1+R 2+2R 5) U (R 1+R 2+R 5)(R 3+R 4+R 5) -R 52
，只需要根据现场测量情况，二段母线对地电压U 2+>U
R 4(R 1+R 2+2R 5) >1对所有R 正值有解即可满足现场测试情况，(R 1+R 2+R 5)(R 3+R 4+R 5) -R 52
现对该式进行分析解得：
(R 4-R 1-R 2-R 3) R 5>R 2R 3+R 1R 3 只需(R 4>R 1+R 2+R 3, R 5>R 2R 3+R 1R 3即可。 (R 4-R 1-R 2-R 3)
因此可以看出，只需要R 取合适的阻值，该模型同样可以满足现场实际情况。
从上述分析中可以看出，产生一段母线对地电压大于正负电压的现象可能是由系统中不正确的接线或绝缘故障造成。
五． 解决方案
关于两组蓄电池供电的直流系统其接线与供电有多种方式，不正常的接线及设备故障都可能造成目前存在现象，同时该现象也并不是个别现象，我们发现在两段母线供电系统中有好多系统都出现过这样的情况，所以该故障的排除对整个直流系统安全性的提高都有很重大的意义。
为了彻底的处理该直流系统中存在的该类非正常现象，我们可以从以下几个方面着手：
1． 详细分析该系统的接线方式
错误的接线方式可以导致这种故障的产生，我们可以对两组蓄电池的供电负载及连接情况做详细的分析，找出可能存在的故障点，并排除；
2． 详细计算该系统两组蓄电池各极对地绝缘电组
可以通过多次实验，并记录相关数据，用相应的设备进行测量，计算，得出该系统中两组蓄电池各极对地绝缘电阻，分析其是否属于正常范围之内；
3． 加装直流系统在线绝缘监测装置
可靠的直流系统在线绝缘监测装置有仅可以为系统提供合适的平衡电桥，更能使系统的绝缘监测得到保障。
变电站两组蓄电池供电系统其中一段母线电压大于单组蓄电池组电
压的现象分析
摘要：变电站的直流系统中，两组蓄电池供电系统存在其中一段母线电压大于单组蓄电池组电压的现象，该现象具有一定的普遍性，本文针对该现象进行了分析，并提出该类问题的解决方法。
一． 概述
《直流设计规程》已经对各类型的电力工程明确规定：原则上从直流负荷供电可靠性观点出发，110KV 重要变电站及220KV 变电站要从重要性和满足继电保护、断路器跳闸机构双重化的供电需求、规定选择两组蓄电池。
两组蓄电池供电的直流系统中，多采用互联的单母线接线方式，其接线特点如下：
1． 单母线分段接线，每段接一组蓄电池、一套浮充电装置。正常时
两段母线解列运行；
2． 两组蓄电池设一套公用充电装置，该充电装置兼做任一套浮充电
装置的备用；
3． 两段母线之间设联络刀开关，为防止两套直流系统误并联，应设
置闭锁装置；
两组蓄电池供电的直流系统，在经过一段时间的运行之后，由于各自对地绝缘下降或产生接地后，就可能通过相应的接地电阻形成串联回路，造成其中一段母线电压大于蓄电池组电压的现象。
二． 现场测试情况
变电站由两组蓄电池组独立供电，该系统装有3套在线绝缘监测装置，二号屏正对地电压133.2V ，负对地电压-98V ，三号屏正对地电压129.1V ，负对地电压-101.6V ，从电压的偏差情况看出该系统存在绝缘下降的现象，当将该系统中的三套在线绝缘监测装置退出系统之后，测量第二段母线正对地电压约为+300V, 负对地电压约为+70V，正负电压约为230V ，关于该段母线出现正对地电压大于正负电压的现象的原因需做详细分析。
三． 等效模型建立
根据现场测量二段母线正极对地电压大于二段母线正负电压的现象，可判断该系统两组蓄电池一定通过某一回路串联起来，现对可能情况进行分析。
1． 两组蓄电池通过地回路进行串接
等效模型如下图1：
图1：两组蓄电池通过地回路进行串接示意图
U1表示第一段母线电压，U2表示第二段母线电压
在这种情况下，第一段母线正对地电压为：R2两端电压U 1+=U 1∙R 2
第二段母线正对地电压为：R3两端电压U 2+=U 2∙R 3
该模型为系统接入平衡桥后的正常模型，只要R1，R2，R3，R4阻值在正常范围内，限可通过电压的波动反应出系统的接地情况。
2． 两组蓄电池通过电阻串接，但与地悬空
等效模型如下图2：
图2：两组电池通过电阻串接，但与地悬空示意图
在这种情况下，第二段母线正对地电压为：R3两端电压U 2+=(U 1+U 2) ∙R 3 R 1+R 2+R 3从式中可以看出，只要R3阻值大于R1与R2之和，2段母线正对地电压即大于二段母线正负电压，因此该模型为该系统可能存在的现象。
两组蓄电池通过电阻串接，与地之间有阻值
等效模型如下图3：
图3：两组蓄电池通过电阻串接示意图
不难看出，在该模型下，各电阻取不同的阻值，系统对地电压有多种可能，下面我们将以该模型对系统进行分析。
四． 对等效模型3进行验证
1．根据两段母线对地电压列方程
图4：系统等效图
根据U1、U2回路可列方程（电阻以K 为单位）：
U 1=(I 1-I 2) ∙R 5+I 1R 2+I 1R 1
U 2=(I 2-I 1) ∙R 5+I 2R 4+I 2R 3
U 1+=I 1R 1+(I 1-I 2) ∙R 5
U 2+=I 2R 4
设U 1=U 2=U 二段母线对地电压：U 2+= R 4(R 1+R 2+2R 5) U (R 1+R 2+R 5)(R 3+R 4+R 5) -R 52
，只需要根据现场测量情况，二段母线对地电压U 2+>U
R 4(R 1+R 2+2R 5) >1对所有R 正值有解即可满足现场测试情况，(R 1+R 2+R 5)(R 3+R 4+R 5) -R 52
现对该式进行分析解得：
(R 4-R 1-R 2-R 3) R 5>R 2R 3+R 1R 3 只需(R 4>R 1+R 2+R 3, R 5>R 2R 3+R 1R 3即可。 (R 4-R 1-R 2-R 3)
因此可以看出，只需要R 取合适的阻值，该模型同样可以满足现场实际情况。
从上述分析中可以看出，产生一段母线对地电压大于正负电压的现象可能是由系统中不正确的接线或绝缘故障造成。
五． 解决方案
关于两组蓄电池供电的直流系统其接线与供电有多种方式，不正常的接线及设备故障都可能造成目前存在现象，同时该现象也并不是个别现象，我们发现在两段母线供电系统中有好多系统都出现过这样的情况，所以该故障的排除对整个直流系统安全性的提高都有很重大的意义。
为了彻底的处理该直流系统中存在的该类非正常现象，我们可以从以下几个方面着手：
1． 详细分析该系统的接线方式
错误的接线方式可以导致这种故障的产生，我们可以对两组蓄电池的供电负载及连接情况做详细的分析，找出可能存在的故障点，并排除；
2． 详细计算该系统两组蓄电池各极对地绝缘电组
可以通过多次实验，并记录相关数据，用相应的设备进行测量，计算，得出该系统中两组蓄电池各极对地绝缘电阻，分析其是否属于正常范围之内；
3． 加装直流系统在线绝缘监测装置
可靠的直流系统在线绝缘监测装置有仅可以为系统提供合适的平衡电桥，更能使系统的绝缘监测得到保障。