變電站交流串入直流系統(tǒng)危害分析及防范措施

祁勝利，許常順，魏志川

(1.國網(wǎng)冀北電力有限公司檢修分公司，山西 大同 037038；2.北京博電新力電氣股份有限公司，北京 100083)

交流串入直流系統(tǒng)的原因通常有2 種：一是檢修過程中作業(yè)人員誤短接二次接線端子；二是設(shè)備正常運行過程中交直流電纜絕緣損壞或直流電纜對地電容過大等。下文僅針對第1 種情況展開分析并提出解決措施。

在變電站實際工作中經(jīng)常需要進行二次接線端子之間的短接工作，由于一個保護屏柜或端子箱內(nèi)既有交流電、又有直流電，且交直流端子相隔較近，經(jīng)常會因為工作人員誤短接二次接線端子，導(dǎo)致交流串入直流系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)內(nèi)，由于人員失誤將交流串入直流系統(tǒng)造成繼電保護裝置誤動作的事故時有發(fā)生，給電力系統(tǒng)帶來了較大的安全隱患。因此，防止交流串入直流系統(tǒng)是變電站現(xiàn)場運維、檢修迫切需要解決的問題。

1 交流串入直流系統(tǒng)危害分析

直流系統(tǒng)220 V 跳閘回路原理如圖1 所示。其中，C+、C-分別為直流正負母線對地電容，一般為幾十μF；R+、R-分別為直流母線對地電阻，阻值一般大于100 kΩ；TQ 為跳閘線圈。當有交流信號從圖1 中回路137 處串入時，等效電路如圖2所示。由于正常情況下C+、C-已充電至110 V，當有交流信號從137 處串入后，C-通過TQ 放電而形成放電電流IC-；交流電壓UAC通過C-形成回路；同時，直流母線通過TQ 向C+充電，形成充電電流IC+。此時，若UAC在正半波時，3 個電流形成疊加，極可能達到TQ 的動作條件，使TQ誤動。若UAC在負半波時，IAC會向C-充電，加大C-的電壓，待UAC在正半波時形成倍壓，回路電流更大，TQ 更易誤動。

2 交流串入直流系統(tǒng)防范措施

在繼電保護裝置和安全自動裝置校驗過程中，經(jīng)常需要將二次接線端子短接進行試驗。為了防止作業(yè)人員誤短接二次接線端子，傳統(tǒng)的方法是先利用萬用表檢測要短接的2 個接線端子，判斷這2 個接線端子的帶電性質(zhì)，然后再利用1 根短導(dǎo)線將2個接線端子短接。這種方法操作起來較為繁瑣，而且仍有誤短接二次接線端子的可能，不能從根本上避免人員失誤的問題。為了消除因人員失誤造成的交流串入直流系統(tǒng)故障，設(shè)計了二次接線端子短接試驗工具。

圖1 220 V 跳閘回路原理

圖2 交流串入直流系統(tǒng)后等效電路

二次接線端子短接試驗工具的設(shè)計思路如圖3所示。

該工具的構(gòu)造包括檢測表筆、限壓電路、檢測電路和指示燈。其中，限壓電路的作用是將檢測表筆要測試的二次接線端子的電壓限制為適合檢測電路處理的小電壓信號，同時還可起到保護檢測電路的作用。檢測電路的作用是將交、直流信號進行放大處理，判斷是交流信號還是直流信號，最后由指示燈將二次接線端子的帶電性質(zhì)指示出來。

圖3 二次接線端子短接試驗工具設(shè)計思路

根據(jù)上述設(shè)計思路可以有多種不同的設(shè)計方案。在圖4 所示的方案中，通過滑動開關(guān)選擇二次接線端子是進行測試還是短接，限壓電路由分壓電阻和2 個穩(wěn)壓二極管實現(xiàn)，檢測電路由運算放大器、電容器、整流二極管等構(gòu)成。

3 結(jié)束語

人員失誤造成的二次端子誤短接會導(dǎo)致繼電保護和自動裝置誤動，嚴重時甚至還會損壞設(shè)備，影響電網(wǎng)的運行安全。為解決二次端子誤短接的問題，設(shè)計了二次接線端子短接試驗工具，由于其構(gòu)造簡單，方便現(xiàn)場作業(yè)人員使用，因此在變電站得到了廣泛的應(yīng)用。

圖4 二次接線端子短接試驗工具設(shè)計實例

1 孟凡超，高志強，楊書東．交流串入直流回路引起開關(guān)跳閘的原因分析[J]．繼電器，2007(14)．