電力系統交直流斷線信號分析與處理

山東青島供電公司 吳子雙 管春偉 曹雪青 龍 云 于宏偉 郭得勝

1 引言

隨著智能化變電站建設的不斷深入，電力系統二次回路不斷增多，在信號方面也不斷更新，這使得變電站異常處理工作更加復雜。而交直流斷線信號是變電站常見異常信號之一，而該異常也會對電力系統的安全穩定運行造成嚴重影響。

如何在二次回路不斷復雜的前提下，快速判斷異常原因，準確利用消缺辦法，避免異常進一步發展，是目前變電站管理的一項重要工作。

本文對交直流斷線信號的分類、成因、異常影響和處理方法進行了分析和總結，為電力系統中對該信號的判斷提供了借鑒，對迅速完成異常信號處理具有較好的指導意義。

2 電力系統交直流斷線信號的分類與原因

2.1 交直流斷線信號的分類

交直流斷線信號在不同變電站中雖然有不同的表現形式，但主要有以下類別：

交直流斷線分為交流斷線和直流斷線。

交流斷線又分為電壓互感器二次回路斷線、電流互感器二次回路斷線、加熱電源回路斷線以及閉鎖電源回路斷線等。

出現以上異常時，電力系統會發出PT斷線、CT斷線、直流回路斷線、交流回路斷線或直接發交直流斷線信號。

2.2 交直流斷線信號產生原因及象征

交直流斷線信號的發出主要是因為電力系統發生了交流二次回路或直流二次回路的斷線故障。下面就該信號的成因進行分析。

根據前述分類，交流斷線信號的產生原因：

（1）電壓互感器二次回路斷線，可能是二次接線排端子松動、線路接觸不良、回路斷線、斷路器或隔離開關輔助觸點接觸不良、熔斷器熔斷、二次回路開關斷開或接觸不良等。

（2）電流互感器回路斷線，電流互感器二次側開路。

（3）加熱電源回路斷線，加熱電源回路空氣開關跳開、二次接線松動或接觸不良等。

（4）閉鎖電源回路斷線，閉鎖電源回路空氣開關跳開、二次接線松動或接觸不良等。

直流回路斷線原因：

（1）直流斷線或電壓降低。

（2）整流裝置損壞。

（3）接線松動，接觸不好，似接非接。

3 交直流斷線異常可能后果

3.1 交流斷線可能后果

3.1.1 電壓互感器二次回路斷線

電壓互感器用于電力系統的計量和保護，對電力系統的穩定運行起重要作用。

電壓互感器二次回路斷線時，將造成PT二次側電壓量降低，與電壓量有關的保護裝置將受到影響，為了解決保護裝置誤動問題，目前大多的保護裝置都裝有斷線閉鎖裝置，在保護裝置閉鎖期間，將造成保護靈敏性降低。

電壓互感器二次回路斷線在電力調度控制中心監控系統將發出以下異常信號：主變保護PT斷線、二次回路開關跳閘告警、線路保護PT斷線、保護斷線閉鎖裝置動作或保護裝置故障信號；此外，在一次系統中，與該PT相關的電壓表遙測值降為零，功率表遙測降為零，電能表遙測異常等。

3.1.2 電流互感器二次回路開路

電流互感器一次側與一次設備相串聯，當二次側開路時，二次回路無法構成一個封閉的電氣回路，造成二次側電流為零，而此時電流互感器一次側繞組電流保持不變，從合成磁場的角度考慮，由于失去了二次回路磁通的去磁效應，互感器鐵心中的合成磁通較正常情況下的磁通急劇增加，以致鐵心達到飽和。根據麥克斯韋定律，急劇變化的磁通在二次繞組中產生高電壓，將會造成二次側絕緣擊穿，人身觸電事故的發生。

電流互感器二次回路開路，在電力調度控制中心監控系統將發出以下異常信號：零序電流保護啟動、負序電流保護啟動（或信號頻繁動作復歸或現場人員無法復歸）；主變差動保護啟動、母線差動保護啟動；一次系統圖中與之相關的電流遙測值減小到零；有功、無功功率遙測值降低，電能表走得慢。此外，現場設備在開路處可能有火花或冒煙等現象，電流互感器有較大嗡嗡聲等。

以上故障象征不一定同時產生，監控和現場人員需要綜合進行判斷，具體出現哪些異常信號的現象與二次繞組所帶負荷和開路點的位置有關。

3.1.3 加熱電源回路斷線

加熱電源供給開關柜內加熱器，起到加熱除濕，防止柜內濕度過大影響電氣設備運行的作用。

如果加熱電源消失，加熱器停止工作，一旦柜內濕度過大造成水滴凝結，可能造成端子排線路短路，保護裝置異常、誤動等嚴重后果。

3.1.4 閉鎖電源回路斷線

高壓開關柜的“閉鎖”功能是保證電力設備和系統安全運行、確保設備和人身安全、防止誤操作的重要技術措施。

閉鎖電源回路斷線造成閉鎖電源消失，閉鎖裝置、電磁鎖等失電，閉鎖裝置將發生異常，造成倒閘操作無法進行或閉鎖開放，易發生誤操作等嚴重后果。

3.2 直流二次回路斷線后果

直流系統為變電站一二次設備的控制回路、信號回路、繼電保護裝置、自動裝置及事故照明設備提供直流電源。它還為倒閘操作中開關和刀閘提供可靠的操作電源。

直流系統二次回路斷線，將會導致繼電保護裝置失去電源、設備操作電源失壓或信號回路及監視裝置失靈，導致繼電保護裝置失靈、斷路器拒動擴大停電范圍，在倒閘操作中開關和刀閘無法操作，影響電網停送電操作的及時率，嚴重威脅電力系統安全可靠運行。

4 交直流斷線處理方法

4.1 交流斷線處理方法

4.1.1 電壓互感器二次回路斷線

1）監控人員通過監控系統為現場運行人員提供異常信號，現場人員查找信號和故障象征，判斷電壓互感器斷線回路出現的相別。

2）若為保護二次電壓斷線時，現場運行人員立即匯報當值調度人員，申請停用受影響的保護裝置，同時斷開其出口回路壓板，對于采用單套保護的裝置，調度人員根據情況調整運行方式，防止斷路器誤跳閘損失負荷，影響用戶的正常供電。如儀表回路斷線，應注意對電能計量的影響。

3）確定故障點采用萬用表交流電壓檔測量二次回路電壓，根據電壓指示來找出故障點并予以處理。

4）電壓互感器二次回路開關跳閘或二次熔斷器熔斷，此種情況應考慮短路故障造成的過電流引起開關跳閘和熔絲熔斷。在排查二次回路短路點時，可在二次電源及正常觸點斷開后，分區分段用萬用表電阻檔測量相間及相對地間的電阻，相互比較來判斷。如未查出故障點，在匯報當值調度將有關可能誤動的保護（距離或低阻抗等）停用后，現場人員采用分段試送逐段確定故障范圍。

4.1.2 電流互感器回路斷線

1）監控人員通過監控系統為現場運行人員提供異常信號，現場人員根據故障現象判斷二次開路回路出現的相別。如果是二次繞組開路影響相關的保護裝置，現場運行人員立即匯報當值調度人員，申請停用可能誤動的保護。

2）觀察由開路繞組供電的二次回路設備（繼電器、儀表、端子排等）有無放電、冒煙等明顯的故障象征。

3）如果無明顯的故障，現場人員可用絕緣工具（如驗電器等）輕輕碰觸、按壓接線端子等部位，觀察有無松動、冒火或信號動作等異常現象。在進行這一檢查時，必須使用相應電壓等級且電氣合格且在有效期限內的絕緣安全用具（如戴絕緣手套等）。

4.1.3 加熱、閉鎖電源回路斷線

1）到現場仔細觀察失電范圍及現象。

2）仔細查看二次接線圖，沿失電回路查找是否有空氣開關跳開。

3）利用萬用表沿回路測量，查找斷線位置，縮小查找范圍。

4）檢查故障范圍內接線端子是否有松動、斷線。

4.2 直流斷線處理方法

發生直流斷線時，可測量電壓（電位）來檢查直流回路斷線點。用直流電壓表沿有關回路檢查有無電壓。如果有電壓，應檢查該點對地電位的正負來判斷具體斷線點。為了防止檢測中直流回路短路或接地，可能使某些保護誤動。檢查電壓要用內阻較高的直流電壓表。

5 結語

本文對電力系統的交直流斷線信號的產生、影響及處理方法進行了分析和總結。對現場工作中判斷、處理交直流斷線信號具有參考價值。

[1]張希泰,陳康龍.二次回路識圖及故障查找與處理[D].中國水利水電出版社,北京:2011.