一起直流系統雙重化后異常分析

盧純義 張 良

（金華電業局，浙江 金華 321001）

1 引言

直流系統在變電所中起著極其重要的作用，它就像人的心臟，為變電所中的各種信號、繼電保護及自動裝置、斷路器的控制、事故照明等提供電源。目前根據浙江省電力公司反措要求220kV及以上變電所和重要110kV變電所直流系統應實現雙重化，即具備兩套完全獨立的充電屏、饋線屏和蓄電池。為了直流系統的安全可靠，要求兩套直流系統分列運行，但如果直流系統改造不徹底或回路接線不當，兩套直流系統獨立運行后反而會引起保護拒動、誤動，設備健康水平下降等嚴重后果。

2 概述

220 kV某變電所事前剛完成直流系統雙重化改造，兩套直流系統實行分列運行，直流系統經常發瞬時接地故障，故障信號能自動復歸，220V直流系統現場實測對地電壓為+1KM +156V 、-1KM -56V 、+2KM +54V 、-2KM -154V，而分列運行前基本沒有直流接地現象。

在某220kV線路保護年檢過程中發現對第二套線路保護A相II段接地瞬時故障傳動時,第二套保護裝置液晶面板顯示A相II段接地故障保護動作，第二套保護裝置面板A相跳閘指示燈亮其他指示燈不亮，重合閘保護重合動作，重合閘保護面板重合指示燈亮，操作箱A相跳閘和合閘指示燈亮，B、C相跳閘指示燈不亮，開關機構A相正確跳開，但重合不成功，最后開關機構三相不一致跳閘。保護配置情況如下：第一套保護為北京四方 CSC-101A、第二套保護為南瑞 RCS-901A、重合閘及失靈保護為CSC-122A、操作箱為南瑞CZX-12R1。

3 原因分析

3.1 變電所直流系統情況

220 kV本變電所是座老變電所，原先直流系統為配有兩套充電系統和一組蓄電池，所以兩套充電系統只能并列運行的，整個直流系統實際是單電源系統。變電所直流系統按省公司反措要求進行了雙重化改造，形成兩套充電系統和兩組蓄電池，并在當天把原本并列運行的兩套直流系統分列運行成為完全獨立的兩套直流系統。

3.2 直流系統異常分析

兩套直流系統對地示意圖一樣，用單套圖來表示如圖1所示，R+、R-直流系統為正負對地電阻，R1、R2為接地巡檢儀平衡橋電阻R1=R2。K為直流接地報警動作繼電器（電流繼電器）。兩套直流系統共用一套接地巡檢儀，接地巡檢儀在兩套電源中循環切換，一個時刻只與一套直流電源連接。正常情況下R+、R-較大且R+≈R-，所以流過繼電器K電流很小接地報警不會發，同時對地電壓+KM≈-KM。實際情況由于電纜及端子排老化、受潮、回路接地等導致絕緣下降造成R+≠R-進而造成繼電器K兩端的電壓不一致流過較大電流時直流接地報警，同時對地電壓+KM≠-KM，對地電壓與對地電阻成正比。而本變電所設備多且經過多次改造更重要的是連日下雨實際對地電壓為+1KM+156V、-1KM-56V +2KM +54V、-2KM -154V。從對地電壓情況分析可知第一套直系統負對地絕緣下降，第二套直系統負正對地絕緣下降，對地電阻在20k左右，接地巡檢儀的整定值為20k，剛好處在臨界值，所以頻發瞬時接地報警，經過拉路等查找無法找到接地點，屬于整體絕緣下降，后在整個年檢過程中發現6個間隔對地絕緣不良實際測量值換算后為20k左右。

圖1 單套直流系統對地示意圖

改造前兩套系統并列對地示意圖如圖2，R1+、R1-、R2+、R2-為第一、二套正負對地電阻，由于R2+≈R1-，R1+≈R2-，R1+//R2+=R+，R1-//R2-=R-，整個系統的正負對地電阻R+≈R-，根據平衡橋原理，流過繼電器K的電阻很小，不會發接地報警，這就是改造前直流系統很少出現直流接地現象的原因，通過實際并列運行試驗驗證了這一點。這是采用平衡橋原理接點巡檢儀的缺點，在正負接地電阻同時下降時無法檢測到位。

圖2 兩套直流系統并列時對地示意圖

3.3 保護檢查情況

某220kV線路保護重合閘回路如圖3所示，按以下情況進行檢查：

（1）A相保護動作相關接點動作情況，包括第二套保護A相保護動作接點和操作箱至開關的跳閘接點。檢查結果是接點動作情況都正確。

（2）重合閘回路的相關接點動作情況，包括重合閘保護動作接點和操作箱至開關接點。檢查結果是重合閘保護動作接點動作正確，操作箱至開關接點未動作，檢查操作箱插件完好，校驗繼電器正確。

（3）對回路直流電源進行檢查。檢查時發現3D17和 4D80電壓為 110V，而正常的電壓應該為220V左右，這個電壓剛好為+2KM和-1KM之間的電壓差，正是這個電壓值使得CSC-122A重合閘保護動作時ZHJ重合閘繼電器由于電壓不足未動作，ZXJ重合閘信號繼電器剛好到動作值而使操作箱重合閘指示燈亮。對通過對線等方式檢查直流電源最終發現在直流分屏中第一組控制電源的正電源和負電源分別接自第二套直流系統的+2KM和第一套直流系統的-1KM。由于本變電所是個老站直流分電屏等多次改造，加上以前是單套直流系統供電，因而未能及時發現此隱患，更改接線后恢復正常。

圖3 線路保護重合閘回路

4 危害及防范措施

通過以上分析可以看出，在具有兩套獨立運行的直流系統的變電所中，在兩套直流系統發生對地電壓異常及二次接線接錯時將給電力系統造成很大影響，主要有以下幾方面：①造成電壓低現象。如上面所指+2KM和-1KM情況，相互電壓只有110V，

情況輕的造成設備不能正常運行，嚴重的造成保護拒動，擴大事故范圍；②造成電壓高現象。如上面所指+1KM和-2KM 情況，相互電壓高達310V，情況輕的造成設備絕緣下降、減少設備的壽命甚至燒毀設備，嚴重的造成保護誤動影響系統運行。

在保護新安裝、改造過程特別是部分保護改造時容易發生直流電源正負組別不分及接錯的現象，接錯的位置主要在重合閘正電源和開關機構正常工作所用的直流電源。防范措施：①在新安裝、改造過程配線時注意按圖施工、注意直流電源組別的區分；②用試驗來確證接線正確：對于控制回路直流電源組別接線是否正確只要在保護傳動試驗時就可判別，如在做第一套保護傳動時，把第二組控制電源斷開，做第二套保護傳動時，把第一組控制電源斷開，如果整個動作工程正確便可確認接線正確，否則就接線錯誤；對于裝置電源組別接線是否正確只要分別單獨合上不同組別的電源看裝置運行情況，運行正常為接線正確，否則就接線錯誤；③對于原來兩套并列運行的直流系統分列運行時要注意進行相關保護接線確認，在沒確認前最好還是并列運行。

5 結論

通過以上一起直流雙重化改造后引起異常分析，在保護安裝、改造、年檢中一定要加強回路的絕緣檢查，避免絕緣下降導致直流系統對地電壓偏差。在直流雙重化改造后對全所保護直流回路進行對地電位測試，結合保護年檢，對直流電源回路進行絕緣測試以及回路組別試驗，以避免類似問題再次發生。直流接地巡檢儀最好采用平衡橋和不平衡橋相結合的方式。