淺析一起變電站直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障的查找和處理

龔 成

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司陽(yáng)江供電局，廣東陽(yáng)江529500）

0 引言

直流電源系統(tǒng)是電網(wǎng)核心設(shè)備之一，關(guān)系到電網(wǎng)控制、保護(hù)、測(cè)量等系統(tǒng)的正常運(yùn)行，隨著電網(wǎng)運(yùn)行自動(dòng)化水平的不斷提高，直流電源系統(tǒng)的重要性日益凸顯。因直流接地引起保護(hù)出口繼電器誤動(dòng)或拒動(dòng)的案例屢有發(fā)生，后果十分嚴(yán)重，因此直流接地故障的缺陷等級(jí)被定為緊急缺陷，這足以反映直流接地后對(duì)電力系統(tǒng)的影響。因此直流系統(tǒng)一旦發(fā)生接地故障，快速正確地查找到接地點(diǎn)并及時(shí)處理，是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。

1 直流接地現(xiàn)象

1.1 變電站內(nèi)直流系統(tǒng)的基本配置

某110 kV變電站采用雙充雙蓄的直流供電方式，負(fù)荷大致平均分配給兩套直流系統(tǒng)。直流系統(tǒng)規(guī)范嚴(yán)格規(guī)定兩套直流系統(tǒng)須獨(dú)立運(yùn)行，正常運(yùn)行狀態(tài)下，負(fù)載的兩路電源只能投一路，兩路都投則造成環(huán)網(wǎng)。該站直流電壓為220 V，絕緣監(jiān)測(cè)裝置中絕緣電阻整定為25 kΩ（變電站直流電源系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范），當(dāng)本段母線或支路絕緣電阻低于25 kΩ時(shí)，裝置會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，調(diào)度監(jiān)控及站端后臺(tái)能監(jiān)測(cè)到相應(yīng)的信號(hào)。

1.2 直流接地時(shí)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)

該站兩段直流母線同時(shí)報(bào)直流接地信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)情況如下：（1）#1、#2直流系統(tǒng)分列運(yùn)行，#1報(bào)正母接地，#2報(bào)負(fù)母接地，并持續(xù)發(fā)出聲光告警信號(hào)；（2）#1直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置顯示系統(tǒng)對(duì)地電壓為V+：7 V、V-：217 V，正對(duì)地絕緣電阻為11.5 kΩ，負(fù)對(duì)地絕緣電阻為999 kΩ；#2直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置顯示系統(tǒng)對(duì)地電壓為V+：215 V、V-：8 V，正對(duì)地絕緣電阻為999 kΩ，負(fù)對(duì)地絕緣電阻為11.3 kΩ，均滿足直流接地告警條件；（3）站端后臺(tái)報(bào)#1、#2直流系統(tǒng)母線接地告警信號(hào)。

2 直流接地分析及判斷

從告警信息判斷，#1直流母線正極接地，#2直流母線負(fù)極接地。現(xiàn)場(chǎng)天氣晴朗、干燥，排除由于下雨或潮濕引起二次回路接地。站內(nèi)除運(yùn)行人員將直流系統(tǒng)轉(zhuǎn)分列運(yùn)行外，沒(méi)開(kāi)展其他工作，排除人為因素造成直流接地。直流系統(tǒng)轉(zhuǎn)為分列運(yùn)行后，兩套絕緣監(jiān)測(cè)裝置顯示接地時(shí)間相差2 s，并發(fā)出告警信號(hào)，判斷兩段直流母線同時(shí)接地。為進(jìn)一步分析兩段直流母線直流接地情況，工作人員進(jìn)行了以下操作：（1）萬(wàn)用表測(cè)量?jī)啥沃绷髂妇€對(duì)地電壓，同裝置顯示值基本一致。（2）檢查兩套絕緣監(jiān)測(cè)裝置未選出直流接地的支路。（3）兩段直流母線充電機(jī)處于浮充狀態(tài)，兩組充電機(jī)輸出負(fù)荷電流為15 A左右，與正常運(yùn)行時(shí)相差不大。（4）斷開(kāi)兩組直流系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)及環(huán)網(wǎng)空開(kāi)，在安全情況下，調(diào)高#1直流系統(tǒng)充電機(jī)輸出電壓，若#2直流系統(tǒng)電壓隨之升高，出現(xiàn)充電機(jī)輸出電流降低，判斷存在兩極環(huán)網(wǎng)故障。若#1直流系統(tǒng)正極電壓升高，負(fù)極電壓基本不變，正極環(huán)網(wǎng)；反之，負(fù)極電壓升高，正極電壓基本不變，負(fù)極環(huán)網(wǎng)[1]。（5）將兩段直流母線轉(zhuǎn)為并列運(yùn)行，直流接地告警信號(hào)消失，正負(fù)對(duì)地電壓恢復(fù)正常，絕緣電阻值均大于25 kΩ，測(cè)量?jī)啥沃绷髂妇€對(duì)地電壓與裝置顯示值基本一致。（6）將兩段直流母線轉(zhuǎn)為分列運(yùn)行，#1報(bào)正極接地，#2報(bào)負(fù)極接地。

此次直流接地為異極直流接地故障。

3 直流環(huán)網(wǎng)故障查找

異極直流接地分為兩種：Ⅰ段直流正極與Ⅱ段直流負(fù)極或Ⅰ段直流負(fù)極與Ⅱ段直流正極通過(guò)電阻、線圈等連接環(huán)網(wǎng)接地。本次異極直流接地故障按告警信息判斷為Ⅰ段直流正極與Ⅱ段直流負(fù)極通過(guò)電阻、線圈等連接的環(huán)網(wǎng)。

異極直流接地故障出現(xiàn)有兩方面原因：（1）間隔保護(hù)內(nèi)部線圈、指示燈的正負(fù)極來(lái)自于分開(kāi)的兩段直流電源,若共用一組蓄電池，線圈和指示燈正常工作，若新增設(shè)一組蓄電池，利用兩組蓄電池充當(dāng)電源，則會(huì)導(dǎo)致線圈與指示燈無(wú)法運(yùn)行的問(wèn)題；（2）一些變電站配置雙蓄電池組，某個(gè)間隔二次回路改造，容易造成保護(hù)狀態(tài)下線圈或指示燈的正負(fù)極來(lái)自不同的電源組，造成直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)[2]。

運(yùn)行人員確認(rèn)最近未進(jìn)行過(guò)二次回路方面的改造，直流系統(tǒng)操作之前巡視各間隔，指示燈等均處于正常狀態(tài)。若兩段直流之間存在正常時(shí)勵(lì)磁的線圈或亮燈的信號(hào)指示燈，因線圈或指示燈電壓太低，出現(xiàn)線圈失磁或信號(hào)指示燈亮度不夠的現(xiàn)象，可根據(jù)此現(xiàn)象查找缺陷。

工作人員對(duì)各間隔重新檢查，#5電容器組5C5開(kāi)關(guān)分閘指示燈亮度不夠，控制電源、儲(chǔ)能電源及裝置電源處于合位，測(cè)量各空開(kāi)上下端對(duì)地電壓發(fā)現(xiàn)控制電源的正極對(duì)地電壓與#1直流系統(tǒng)正極對(duì)地電壓相同，儲(chǔ)能電源負(fù)極對(duì)地電壓與#2直流系統(tǒng)負(fù)極對(duì)地電壓相同，5C5開(kāi)關(guān)儲(chǔ)能電源來(lái)自#1直流系統(tǒng)#1饋線屏12QF23空開(kāi)及#2直流系統(tǒng)#2饋線屏22QF23空開(kāi)，12QF23空開(kāi)合位，22QF23空開(kāi)斷開(kāi)；控制電源來(lái)自#2直流系統(tǒng)#2饋線屏22QF24空開(kāi)，處于合位。根據(jù)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)接線檢查發(fā)現(xiàn)，之前處理5C5電容器分合閘指示燈故障時(shí)，工作人員誤將儲(chǔ)能電源正極當(dāng)作控制電源正極，通過(guò)分位、合位指示燈及開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)接到控制電源負(fù)極，通過(guò)分位指示燈（電阻約13 kΩ）形成直流環(huán)網(wǎng)。5C5開(kāi)關(guān)正處于分位，斷開(kāi)其儲(chǔ)能及控制電源空開(kāi)，直流接地告警未消失，依照同樣的方法檢查，發(fā)現(xiàn)5C6開(kāi)關(guān)分合位指示燈的接線方式同5C5一樣，兩者為同一時(shí)間段處理的缺陷，工作人員用相同接線方式接線，直流環(huán)網(wǎng)有兩處。斷開(kāi)5C6開(kāi)關(guān)儲(chǔ)能及控制電源空開(kāi)，兩套直流系統(tǒng)直流接地告警消失，接地電阻和母線電壓恢復(fù)正常。

4 直流環(huán)網(wǎng)故障處理

工作人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，拆除5C5、5C6開(kāi)關(guān)分合閘指示燈正極電源，從控制電源正極處接線，該站直流環(huán)網(wǎng)接地故障處理完畢。

查找處理直流環(huán)網(wǎng)接地故障的方法還有回路查找法、拉路法、便攜式儀器查找法等。

回路查找法：對(duì)可能產(chǎn)生環(huán)網(wǎng)的直流支路核對(duì)標(biāo)識(shí)及圖紙回路走向，找出引起兩段直流環(huán)網(wǎng)的二次回路，拉開(kāi)電源后，通過(guò)通路法和搖測(cè)絕緣可找出環(huán)網(wǎng)點(diǎn)。該方法要求工作人員有較強(qiáng)的回路查找能力及經(jīng)驗(yàn)，較難快速查找故障。

拉路法：根據(jù)負(fù)荷的重要性，依次短時(shí)拉開(kāi)直流負(fù)荷各回路。當(dāng)切除某一回路時(shí)環(huán)網(wǎng)故障消失，說(shuō)明故障在該回路內(nèi)。繼續(xù)運(yùn)用拉路法，進(jìn)一步確定故障在此回路的哪一支路中。該方法比較直接，但存在直流回路標(biāo)識(shí)不清晰而誤拉空開(kāi)，造成保護(hù)或測(cè)控裝置失電的風(fēng)險(xiǎn)。

此次環(huán)網(wǎng)接地故障是依據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)處理，通過(guò)指示燈的強(qiáng)弱確定環(huán)網(wǎng)間隔，有一定的取巧。通常情況下，我們借助便攜式直流系統(tǒng)接地故障定位裝置判斷接地故障，該裝置由信號(hào)發(fā)生器和故障檢測(cè)器兩部分組成，信號(hào)發(fā)生器在直流母線電源端向直流系統(tǒng)注入適宜系統(tǒng)檢測(cè)且對(duì)系統(tǒng)無(wú)影響的直流檢測(cè)信號(hào)，故障檢測(cè)器可在直流負(fù)荷端各回路檢測(cè)對(duì)地的直流信號(hào)漏電流，自動(dòng)檢測(cè)接地故障支路，對(duì)220 V直流系統(tǒng)可檢測(cè)0～70 kΩ的直流接地電阻[3]。

5 總結(jié)與思考

近年來(lái)，隨著兩組蓄電池分別獨(dú)立供電的運(yùn)行方式出現(xiàn)，直流環(huán)網(wǎng)問(wèn)題屢見(jiàn)不鮮。在老舊變電站，110 kV及以上間隔直流系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)和施工不規(guī)范，存在環(huán)網(wǎng)供電方式，加上遙信電源與測(cè)控電源回路均采用環(huán)網(wǎng)供電的方式，因此環(huán)網(wǎng)故障普遍存在。表面上環(huán)網(wǎng)供電提高了可靠性，降低了設(shè)計(jì)成本，但是運(yùn)行時(shí)間一長(zhǎng)，容易產(chǎn)生問(wèn)題，給絕緣監(jiān)測(cè)和查找接地或環(huán)網(wǎng)造成極大的困難，容易造成回路迂回，不利于查找故障點(diǎn)。因此加強(qiáng)對(duì)老舊變電站不規(guī)范直流系統(tǒng)的改造，保證直流回路的完整清晰，對(duì)于查找直流接地或環(huán)網(wǎng)，效果特別明顯。

[1]馮振宇，李傳文.論直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障判斷及查找技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013（12）：47-48.

[2]潘祖鴻，朱海松，趙良濤.變電站直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)問(wèn)題分析與對(duì)策探究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014（17）：125.

[3]李崢，張恭政.VRLA蓄電池容量落后原因分析[J].蓄電池，2002（2）：58-59.