直流系統(tǒng)故障造成開關(guān)誤動的原因分析及解決方法之我見

吳秋蘭

直流系統(tǒng)故障造成開關(guān)誤動的原因分析及解決方法之我見

吳秋蘭

（國網(wǎng)福建省電力有限公司檢修分公司）

直流系統(tǒng)的用電負荷極為重要，供給繼電保護、控制、信號、計算機監(jiān)控、事故照明、交流不間斷電源等，對供電的可靠性要求很高。直流系統(tǒng)的可靠性是保障變電所安全運行的決定條件之一。本文主要就直流系統(tǒng)的接地、串入交流短路等三種直流系統(tǒng)的故障分析，以及對開關(guān)造成誤動的原因進行研究和解決進行相關(guān)闡述。最終希望通過本文的分析，能夠給予相關(guān)的電力系統(tǒng)中的直流系統(tǒng)的控制工作，提供一些可行性的參考內(nèi)容。

直流系統(tǒng)；誤動；故障；方法

直流系統(tǒng)在整個電力系統(tǒng)中起著十分重要的作用，為操作提供可靠地操作電源，而直流系統(tǒng)的可靠與否，對變電站的安全運行起著至關(guān)重要的作用，是變電站安全運行的保證。如果直流系統(tǒng)發(fā)生故障，會影響接觸天網(wǎng)作業(yè)及搶修正常送電，擴大故障范圍，嚴重時導(dǎo)致火災(zāi)或供電系統(tǒng)崩潰。針對直流系統(tǒng)發(fā)生故障會造成的原因，筆者根據(jù)實際情況和理論進行分析，提出有效的防范措施，將直流系統(tǒng)發(fā)生故障的幾率降到最小化。

1 直流系統(tǒng)故障發(fā)生案例及分析

1.1 交流串入直流引起的開關(guān)誤動分析

2011年8月19日，在陜西省某330kV的變電站，高壓側(cè)斷路器相繼跳閘，110kV母線失壓，導(dǎo)致其提供的15個110kV的變電站失壓，其中包括2個110kV鐵路牽引站。

該事故主要暴露了以下原因：①110kV間隔斷路器存在設(shè)計和安裝質(zhì)量缺陷，支柱瓷套底法蘭與底架密封設(shè)計不合理，密封膠易老化失效。密封可靠性不高；機構(gòu)箱內(nèi)溫度控制的控制器交、直流端子布置不合理而且沒有有效的隔離措施，進水或凝露受潮情況下可能導(dǎo)致交流串入直流回路；②運維單位隱患排查不徹底。雖然進水縫隙在斷路器支柱瓷套底下法蘭處，地面不易觀察，但機構(gòu)箱內(nèi)進水現(xiàn)象已存在一段時間，說明運維單位隱患排查不細微、不徹底，對防止變電站全停隱患排查治理的要求沒有完全落實到位。

通過對跳閘前直流1段母線正接地，跳閘后，運行人員進行了隔離。對直流接地情況進行檢查，接地點在110kV斷路器操作機構(gòu)內(nèi)的溫濕度控制器，打開溫濕度控制器時，有積水流出，拆除溫濕度控制器直流電源后，直流接地消失。現(xiàn)場檢查間隔斷路器機構(gòu)箱內(nèi)密封條完好，箱體外殼無漏水，接入機構(gòu)箱下部的二次電纜封條完好，斷路器機構(gòu)箱內(nèi)上部防水措施進行檢查，發(fā)現(xiàn)斷路器支架下法蘭地面繼電器電纜滲入機構(gòu)箱。

由于雨水從底架縫隙處滲入，通過繼電器信號電纜，從斷路器頂部穿過機構(gòu)箱，進入到機構(gòu)箱溫濕度控制器上，溫濕度控制器的外殼為非密封結(jié)構(gòu)，內(nèi)部電路板交、直流引線布置不合理，進水后交直流間短路引起直流系統(tǒng)1段并使交流220V電源串入直流線路中。圖1是兩種情況下直流的電路原理圖。

圖1

左邊是正常的電路原理圖。如果某一時刻直流支路12的交、直流電源E12發(fā)生故障，交流電源經(jīng)過支路11的開關(guān)和直流母線再與支路12和其控制開關(guān)構(gòu)成閉路回路，從而造成設(shè)備跳閘。

根據(jù)我國2012年《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》第五章第一節(jié)規(guī)定，新建或改造的變電所，直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置，應(yīng)具備交流竄直流故障的測記錄和改進功能。原有的直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置，應(yīng)逐步進行改造，使其具備交流竄直流的測記和報警功能。

1.2 直流系統(tǒng)接地引起的開關(guān)誤動分析

如果直流電源系統(tǒng)正極或負極對地間的絕緣電阻值降低至某一限定值，或者低于某一規(guī)定值，220V的兩極對地電壓絕對值超過40V或者絕緣降低到25kΩ以下，110V兩極對地電壓絕對值超過20V或絕緣降低到7kΩ以下，這時我們就稱之為直流接地。

目前我國大多數(shù)電力設(shè)備配備的是直流絕緣檢測裝置，一般都是采用非平衡電橋法來對母線的接地進行檢測：在下面這個電路中，兩個電阻R1和R2不是固定接地，而是通過裝置中的電子開關(guān)分時接地。當(dāng)+KM投入R1時，得U+KM/（R+R1）=U-KM/R，當(dāng)U-KM/R（R-//U-KM/UKM/R2）=U+KM/R時，計算出母線的對地絕緣電阻，如果低于裝置內(nèi)部設(shè)定定值，就判斷其母線接地而發(fā)信。

圖2

不管是平衡電橋法還是非平衡電橋法，電路中的電阻R1、R2和接地點都是非常重要的，在直流接地檢測中，所有的測量都要通過電橋接地點形成回路，所有的計算都要通過R1、R2。但是，如果電橋中和R1、R2本身發(fā)生故障，或電橋接點，再或者電橋接地點發(fā)生故障，在平衡電橋法中，電橋會不平衡，會錯誤發(fā)信；在不平衡電橋法中，母線接地電阻會計算錯誤，從而有可能是裝置錯誤判斷為直流系統(tǒng)有接地故障。對此，查找接地故障是應(yīng)當(dāng)注意以下幾點：

（1）對于瞬停直流電源，應(yīng)經(jīng)調(diào)度統(tǒng)一，動作應(yīng)迅速，避免保護電源失去及帶有重合閘電源的時間過長。

（2）在觀察接地現(xiàn)象是否消失時，要做到精準(zhǔn)判斷，應(yīng)從信號、光字牌和監(jiān)察表計指示情況綜合判斷。

（3）為了防止檢測故障出現(xiàn)誤差，盡量避免在高峰負荷時進行。

（4）防止人為造成短路或另點接地，導(dǎo)致誤跳閘。

（5）在查找故障時，需多人同行，做好充分的準(zhǔn)備工作。

2 直流系統(tǒng)中開關(guān)誤動的解決法方法

根據(jù)上面提到的兩種直流系統(tǒng)開關(guān)誤動的故障，據(jù)此本文提出了相應(yīng)的解決措施。

2.1 對交直流互串引起的直流系統(tǒng)故障的解決方法

為了防止交流串入直流系統(tǒng)造成開關(guān)誤動，電力工作者可以在容易發(fā)生誤動的重要接口處接入一個并聯(lián)電阻進行交流電串入時的電流分流。并聯(lián)電阻的電阻值根據(jù)具體直流系統(tǒng)的實際情況進行計算。

2.2 對直流系統(tǒng)接地引起的故障的解決方法

直流系統(tǒng)接地是電力系統(tǒng)工作中會經(jīng)常遇到的一個問題。而一般電力工作人員采取的方法故障檢測方法也大致相同，都是采用其查找方法是先對母線的接地電壓進行檢測；再分段檢測；最后再分回路檢測的順序來進行。一般使用的儀表是接地電阻儀和萬用表。具體方法如下：

停用直流檢測裝置，拆開裝置上直流正母線、負母線及接地線的接入線——用萬用表測量兩條母線的對地電壓。如果母線不存在接地故障，因為此時電橋已拆開，電壓表在兩條母線上測出對地電壓已經(jīng)無法構(gòu)成回路，正負母線對地電壓都為零，這時就可以判斷故障在裝置中。如果正母線接地故障，則電壓表在測量負母線電壓時，可以和正母線接地點構(gòu)成回路，有讀數(shù)，所以當(dāng)這兩負母線有電壓時皆可以判斷為正母線接地，負母線反之。

對于以上情況可采取以下措施：電力工作人員應(yīng)該嚴格遵守直流系統(tǒng)的保護及其設(shè)備的維護工作，尤其是在雷雨季節(jié)對室外端子箱或者機箱要做好防潮工作，避免積水進入直流系統(tǒng)中導(dǎo)致對地絕緣電阻下降而形成接地；嚴格把控直流系統(tǒng)中各個部件的施工工藝，尤其是在日常維護中加強對斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的維護。

3 結(jié)束語

本文主要就直流系統(tǒng)故障造成開關(guān)誤動的原因進行了相關(guān)的分析和研究。首先針對直流系統(tǒng)中出現(xiàn)的兩種故障，即交流串入直流引起開關(guān)誤動和直流系統(tǒng)接地引起開關(guān)誤動這兩種故障進行了相應(yīng)的實際案例分析，以及對排查故障的操作步驟給出了方法，最后針對這兩種解決這兩種故障的方法給出了相應(yīng)的措施。最終希望通過本文的分析和研究，能夠給予相關(guān)的電力工作的實施，提供一些更具個性化的參考與建議。

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