一起故障錄波器頻繁啟動原因的分析

康 權，楊卓霖，張鴻飛，胡敬奎，林維修

（寧波電業(yè)局， 浙江 寧波 315016）

一起故障錄波器頻繁啟動原因的分析

康 權，楊卓霖，張鴻飛，胡敬奎，林維修

（寧波電業(yè)局， 浙江 寧波 315016）

故障錄波器是電力系統(tǒng)中分析事故的重要工具。從直流絕緣監(jiān)測裝置的工作原理出發(fā)，分析了一起故障錄波器頻繁啟動現(xiàn)象的原因，并提出了解決方案。

故障錄波器；直流絕緣；頻繁啟動；缺陷

故障錄波器在系統(tǒng)發(fā)生故障及擾動時，迅速啟動錄波，采集系統(tǒng)故障電氣量，記錄電網中各種故障及擾動發(fā)生的過程，為分析故障和檢測電網運行情況提供依據(jù)[1]。 對一起故障錄波器非故障而頻繁啟動的情況進行了分析，并給出了處理建議。

1 故障錄波器頻繁啟動情況

某 220 kV 變電站內 220 kV 故障錄波器頻繁啟動，該故障錄波器除監(jiān)視采集系統(tǒng)運行參數(shù)外，也監(jiān)視直流母線電壓。現(xiàn)場查看故障錄波器的錄波記錄后發(fā)現(xiàn)，由于直接引自直流饋線屏的2組控制電源 KM1與 KM2正負極對地電壓時常越限（越限定值為： 低限 90 V； 高限 125 V； 相間 230 V）， 導致錄波器告警啟動頻繁。

仔細分析錄波記錄及錄波圖后，得出以下幾點規(guī)律：

（1）錄波器啟動次數(shù)較為規(guī)律， 基本上每小時啟動 8次，且 KM1與 KM2各 4次。

（2）錄波啟動時控制電源一極下降至 75 V 左右， 另一極升至 147 V 左右。

（3）每次啟動時間維持在 8 s左右， 隨后正負極對地電壓恢復至正常值±112 V 左右。

（4）無“直流相間越限”啟動記錄。

當工作人員監(jiān)視到故障錄波器又因 KM1正負極對地電壓越限而啟動，測量屏后 KM1輸入電壓與錄波記錄相符，同樣測得直流屏至錄波器屏的KM1輸出電壓也與錄波記錄一致。在隨后的10min 之內， 又有 1 次 KM1 及 2 次 KM2 對地電壓越限，同時測量發(fā)現(xiàn)直流屏上同一段直流出線電壓的波動情況與至錄波器屏的出線相同。由以上現(xiàn)象分析，基本上排除了故障錄波器本身采樣不準等缺陷，而將問題范圍鎖定在直流系統(tǒng)上。

2 原因分析

該站直流系統(tǒng)采用標準的母線分段結構，第1套保護接直流Ⅰ段，第2套保護接直流Ⅱ段，2段母線正常時分列運行。直流系統(tǒng)配置許繼的WZJ-11A 型絕緣監(jiān)測裝置， 監(jiān)視母線正負極的絕緣狀況。

仔細查看 WZJ-11A 的說明書及詢問廠家，發(fā)現(xiàn)該型裝置的工作原理不同于傳統(tǒng)的基于平衡電橋原理，而是利用了平衡電橋與不平衡電橋相結合的原理來定時監(jiān)視直流母線的對地絕緣狀況。圖1是一般的平衡電橋型絕緣監(jiān)測裝置的工作原理圖。

圖1 平衡電橋型直流絕緣監(jiān)測原理

正常運行時，電橋處于平衡態(tài)，即 RR-=RR+，此時加在監(jiān)測繼電器 ZJ兩端的電壓為零， ZJ不啟動。而當直流母線某一極絕緣下降時，母線絕緣電阻 R+或 R-也將明顯降低，從而電橋失去平衡， RR-不再與 RR+相等， ZJ 中流過電流， 其兩端的壓降驅動 ZJ，并通過 ZJ 重動接點發(fā)報警信號。 但裝置有其固有的缺點， 比如當 R+和 R-同時變化時，監(jiān)測靈敏度降低。

為克服以上缺點， 許繼 WZJ-11A 采用了較廣泛使用的非平衡電橋法，圖2是其工作原理圖。

圖2 不平衡電橋法絕緣監(jiān)測裝置工作原理

不平衡電橋法的基本原理[2]是通過切換開關K1與K2的開閉來改變電路的結構，然后與平衡態(tài)方程聯(lián)立，解1個二元一次方程組求得直流正負母對地絕緣電阻 R+和 R-的值， 從而可知曉直流系統(tǒng)的絕緣狀況。

當 K1與 K2都斷開時，電橋處于平衡態(tài)，可得如下方程：

當 K1合上，K2斷開時，電橋不平衡，此時：

同理當 K2合上，K1斷開時， 不平衡電橋滿足以下關系：

絕緣監(jiān)測裝置正常運行時處于平衡電橋態(tài)，設直流絕緣良好， 即 R+與 R-趨于無窮， 則由式（1）得 U+=U-， 對于 220 V 的系統(tǒng)， U+=U-=110 V。

而當裝置定時切換 K1與 K2的狀態(tài)來計算R+與 R-值時， 假設絕緣良好， R+與 R-趨于無窮的情況下，式（2）與（3）可簡化成：

求 解 式 （4），對 于 220 V 直 流 系 統(tǒng) ， 可 得或

由以上分析，故障錄波器頻繁啟動的原因已基本清晰，絕緣監(jiān)測裝置通過每時段定時計算直流母線正負極絕緣電阻來對整個直流系統(tǒng)進行絕緣監(jiān)視，而造成了母線電壓跌落啟動故障錄波的假象。 為了提高 R+與 R-的計算精度， 減小直流系統(tǒng)接地電容C的影響， 電壓越限維持8 s左右。

對于如何解決錄波器頻繁啟動的問題，提出了以下2種方案。

方案一：修改錄波器告警啟動定值，躲過其假象越限電壓值。但其不足是，當系統(tǒng)發(fā)生諸如直流接地等故障時，錄波器可能拒動。

方案二：當電壓越限且絕緣監(jiān)測裝置有告警時，才判斷直流系統(tǒng)有故障而啟動錄波裝置，如圖3所示。

考慮到若發(fā)生直流接地等直流系統(tǒng)故障時，除了故障錄波器外，直流絕緣監(jiān)測裝置也會有告

圖3 故障錄波器啟動改進邏輯

警輸出，建議采用方案一，即修改電壓啟動定值，適當擴大電壓的波動范圍。方案實施以來，未發(fā)生故障錄波器頻繁啟動的情況。

3 結語

對一起故障錄波器頻繁啟動情況的原因進行了分析，并提出了解決方案。在平時的工作中，只有了解裝置的工作原理，才能不被類似的故障假象所迷惑。

[1]丁書文．電力系統(tǒng)自動裝置原理[M]．北京：中國電力出版社，2007．

[2]周二保．直流系統(tǒng)微機絕緣監(jiān)測裝置的應用與接地故障 點 檢 測 探 討[J]．繼 電 器 ，2004，32（5）∶52－55．

（本文編輯：楊 勇）

Analysis on Frequent Startup of Fault Recorder

KANGQuan， YANG Zhuo-lin， ZHANG Hong-fei， HU Jing-kui， LINWei-xiu
（Ningbo Electric Power Bureau， Ningbo Zhejiang 315016， China）

Fault recorder isan important tool in the power system for accidentanalysis.This paper analyzes the causes of frequentstartup of the fault recorder on the basis of theworking principles of DC insulationmonitoring device， and puts forward the solutions.

fault recorder； DC insulation； frequent startup； defect

TM762.1+4

： B

： 1007-1881（2011）11-0024-02

2011-05-11

康 權（1981-）， 男， 浙江寧波人， 碩士， 工程師，從事繼電保護運行檢修工作。