交流電源串入直流電源回路導致斷路器跳合閘原因分析

黃容芳

中廣核紅花（流域）公司大埔電廠，廣西 柳州 545200

目前，電廠和變電站大多采用直流電源對繼電器保護和斷路器的回路控制進行供電，因為直流電路具有數量多、分布廣等特點。電廠和變電站在工作運行時，常常會出現建筑施工或設備改造和工作同時進行的情況，一旦工作出現失誤，交流電源很有可能串入直流電源回路，導致斷路器跳合閘的現象產生。考慮到直流電路有分布電容的存在，可能會有交流電源通過分布電容開啟繼電器的現象出現，這樣會使得多臺電路器都出現跳閘或者合閘，造成很嚴重的影響。本文列舉了一些地方電廠斷路器跳合閘的情況，并對跳合閘的原因進行了一些分析，提出了一些相關的建議。

1 斷路器跳合閘故障現象

1.1 陜西電廠35 kV斷路器跳閘故障

故障現象：斷路器跳閘，具體故障為：合閘接觸器線圈燒壞，故障結果：輸出斷路器跳閘、合閘電磁鐵和合閘機構損壞。

相關檢查：該裝置帶有10 kV真空斷路器電磁接觸器線圈，合閘時輸出0.4 A的電流，同時還有35 kV SF6斷路器彈簧儲能機構，合閘時線圈輸出2.2 A的電流。合閘線圈以及接觸器線圈將會長時間的帶有0.4A～2.2 A的電流，他們長時間的帶電，很容易被燒壞。

1.2 長沙電廠開關跳合閘故障

故障現象：啟備變斷路器開關跳開，1號機的斷路器開關合上，沒有搜索到保護信號。

設備故障前運行方式：1號機斷路器開關處于開啟狀態，一號線和二號線斷路器開關、母聯電路器開關以及其啟備變短路器開關都處于閉合狀態。

相關檢查：使用直流電源系統對1號機斷路器和啟備變斷路器進行回路電流的保護控制。而一號線和二號線斷路器使用220 kV升壓站直流電源系統進行回流電源的保護控制工作。經過調查發現，事故發生時，空預器正在進行工作，它的工作主要是將空預器的控制回路從220V的交流電源變成直流電源。經過初步認定發現，這次的事故是由于空預器工作時把交流電源串入直流電源回路引起的。

因為啟備變斷路器開關已經合上，所以只需要針對1號機斷路器進行研究實驗。從安全角度考慮，應該單獨使用一組蓄電池給一號機電路器進行供電。在試驗時，應將交流電源的火線經過調壓器輸出接到斷路器操作箱的負極，零線要接地，可以發現1號機斷路器操作箱上的繼電器和電壓切換箱上的繼電器開始活動。另外，還可以不經過調壓器，將交流電源的火線直接接到一號機電路器操作箱上的直流電源負極處，發現開關由原來的分開變成閉合，再次重復試驗，發現斷路器跳閘。

1.3 湘潭電廠500kV斷路器跳閘故障

故障現象：3臺電路器同時跳閘，開關站全部失壓，3號主變和3號機組廠用電，4號主變失電。

故障前運行方式：3號機未開機，4號機未投產，1號線和2號線負荷較小，機組部分按照常用負荷運行。故障產生之后，沒有任何保護動作信號，斷路器的保護記錄中有斷路器多次啟動和復歸的記錄，斷路器操作箱上第1、2兩組跳閘紅色信號燈都是亮著的。總體來說，故障時的電流和電壓沒有明顯的異常。值得注意的是，工作人員說曾經聽到3個斷路器操作箱中繼電器發出較高頻率的異常響聲。

相關檢查：3個斷路器同時跳閘，和正常的保護工作有偏離，嚴格的來講，沒有哪個保護工作能做到同時切斷三個斷路器，而從實際情況來看，機器并沒有保護動作的信號。人們對回路進行了具體的相關檢查，發現有一處出現了接線錯誤，也就是這一處錯誤，導致了主廠房中直流電源中串入了交流電源，出現了斷路器跳閘現象。

2 斷路器跳合閘原因分析

我們對交流電源串入直流電源回路導致斷路器跳閘的現象進行分析發現，通常情況下，合閘回路一般容易產生合閘線圈和合閘接觸器線圈的燒壞等故障，嚴重時，會產生合閘電磁鐵機構損壞以及輸出斷路器跳閘的現象。出現這些故障的原因主要有：斷路器的電流傳輸不夠靈活；電池電量不夠；斷路器中的儲能彈簧沒能完成儲能的工作；合閘保險沒有合上，或出現接觸不良和熔斷的現象；合閘電磁鐵和接觸器的故障；斷路器自身其他部件的故障等。

3 對電路器跳合閘現象的建議

交流電源串入直流電源回路，會引起繼電器的抖動，造成跳閘或合閘等較為嚴重的后果。我們必須采取適當的措施，來避免這些事故的發生。

3.1 采用大功率繼電器

根據國家對電網公司實行的一些政策，我們要對一些重要的電路應采取使用大功率，能夠強電啟動的繼電器。這里所說的繼電器，要求達到高于5W的動作功率，同時還要求有不小于10ms的動作時間。根據國家對電網公司制定的新的標準化設計規范，我們可以在電流回路中安裝大功率的重動繼電器，或者可以利用相關軟件對電路進行有效地安全防護。根據國家推行的對變壓器的保護措施可以看出，要求電壓器的動作速度不得小于10ms，這樣對變壓器有良好的保護作用。

從這些政策可以看出，它們都是以避免交流電源傳入直流電源回路為目的的，將這些政策落實到實際裝置的運行上，能夠很好的防止斷路器的跳合閘現象。

3.2 直流系統可以分段運行

為了盡可能的阻止交流電源串入直流電源回路中，避免一些裝置的異常工作行為，以及減少事故的發生，我們應該采用直流蓄電池組，并對負荷進行合理的分配，是各組承擔的負荷達到平衡。每個發電廠或電力公司的直流系統要做到獨立，對于多組直流系統要進行分段運行的方式。

3.3 采取安全措施

各發電廠或電力公司在對自身電力設備進行安裝或檢修工作的時候，必須主動地采用一些安全措施，有效地進行安全保護，從而避免直流電源回路中交流電源的串入現象。

3.4 使用錄波裝置

我們還應該鼓勵使用錄波裝置，把直流電源的電壓導入錄波裝置，再有交流電源的時候啟動該裝置，并在發現交流電源串入直流電源回路時，及時的發出警報，使其能夠很快的被處理，同時它也有利于事故后的分析工作的進行。

4 結論

電廠和變電站在工作時，往往會遇到交流電源串入直流電源回路，導致斷路器跳合閘的現象發生。我們應該及時的分析故障，并對其才去適當的措施，以減少事故的發生。

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[2]周亞輝，杜洋.某機交流電源故障分析[J].科技信息，2010(12).

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