電力系統(tǒng)交直流斷線信號(hào)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(shè)的不斷深入，電力系統(tǒng)二次回路不斷增多，在信號(hào)方面也不斷更新，這使得變電站異常處理工作更加復(fù)雜。而交直流斷線信號(hào)是變電站常見異常信號(hào)之一，而該異常也會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。

如何在二次回路不斷復(fù)雜的前提下，快速判斷異常原因，準(zhǔn)確利用消缺辦法，避免異常進(jìn)一步發(fā)展，是目前變電站管理的一項(xiàng)重要工作。

本文對(duì)交直流斷線信號(hào)的分類、成因、異常影響和處理方法進(jìn)行了分析和總結(jié)，為電力系統(tǒng)中對(duì)該信號(hào)的判斷提供了借鑒，對(duì)迅速完成異常信號(hào)處理具有較好的指導(dǎo)意義。

2 電力系統(tǒng)交直流斷線信號(hào)的分類與原因

2.1 交直流斷線信號(hào)的分類

交直流斷線信號(hào)在不同變電站中雖然有不同的表現(xiàn)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(xiàn)以上異常時(shí)，電力系統(tǒng)會(huì)發(fā)出PT斷線、CT斷線、直流回路斷線、交流回路斷線或直接發(fā)交直流斷線信號(hào)。

2.2 交直流斷線信號(hào)產(chǎn)生原因及象征

交直流斷線信號(hào)的發(fā)出主要是因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)發(fā)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(hào)的成因進(jìn)行分析。

根據(jù)前述分類，交流斷線信號(hào)的產(chǎn)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(dòng)、線路接觸不良、回路斷線、斷路器或隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)接觸不良、熔斷器熔斷、二次回路開關(guān)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(cè)開路。

（3）加熱電源回路斷線，加熱電源回路空氣開關(guān)跳開、二次接線松動(dòng)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(guān)跳開、二次接線松動(dòng)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(dòng)，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(tǒng)的計(jì)量和保護(hù)，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起重要作用。

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

電壓互感器二次回路斷線在電力調(diào)度控制中心監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)出以下異常信號(hào)：主變保護(hù)PT斷線、二次回路開關(guān)跳閘告警、線路保護(hù)PT斷線、保護(hù)斷線閉鎖裝置動(dòng)作或保護(hù)裝置故障信號(hào)；此外，在一次系統(tǒng)中，與該P(yáng)T相關(guān)的電壓表遙測(cè)值降為零，功率表遙測(cè)降為零，電能表遙測(cè)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(cè)與一次設(shè)備相串聯(lián)，當(dāng)二次側(cè)開路時(shí)，二次回路無法構(gòu)成一個(gè)封閉的電氣回路，造成二次側(cè)電流為零，而此時(shí)電流互感器一次側(cè)繞組電流保持不變，從合成磁場(chǎng)的角度考慮，由于失去了二次回路磁通的去磁效應(yīng)，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(dá)到飽和。根據(jù)麥克斯韋定律，急劇變化的磁通在二次繞組中產(chǎn)生高電壓，將會(huì)造成二次側(cè)絕緣擊穿，人身觸電事故的發(fā)生。

電流互感器二次回路開路，在電力調(diào)度控制中心監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)出以下異常信號(hào)：零序電流保護(hù)啟動(dòng)、負(fù)序電流保護(hù)啟動(dòng)（或信號(hào)頻繁動(dòng)作復(fù)歸或現(xiàn)場(chǎng)人員無法復(fù)歸）；主變差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)、母線差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)；一次系統(tǒng)圖中與之相關(guān)的電流遙測(cè)值減小到零；有功、無功功率遙測(cè)值降低，電能表走得慢。此外，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在開路處可能有火花或冒煙等現(xiàn)象，電流互感器有較大嗡嗡聲等。

以上故障象征不一定同時(shí)產(chǎn)生，監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)人員需要綜合進(jìn)行判斷，具體出現(xiàn)哪些異常信號(hào)的現(xiàn)象與二次繞組所帶負(fù)荷和開路點(diǎn)的位置有關(guān)。

3.1.3 加熱電源回路斷線

加熱電源供給開關(guān)柜內(nèi)加熱器，起到加熱除濕，防止柜內(nèi)濕度過大影響電氣設(shè)備運(yùn)行的作用。

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

3.1.4 閉鎖電源回路斷線

高壓開關(guān)柜的“閉鎖”功能是保證電力設(shè)備和系統(tǒng)安全運(yùn)行、確保設(shè)備和人身安全、防止誤操作的重要技術(shù)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(fā)生異常，造成倒閘操作無法進(jìn)行或閉鎖開放，易發(fā)生誤操作等嚴(yán)重后果。

3.2 直流二次回路斷線后果

直流系統(tǒng)為變電站一二次設(shè)備的控制回路、信號(hào)回路、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置及事故照明設(shè)備提供直流電源。它還為倒閘操作中開關(guān)和刀閘提供可靠的操作電源。

直流系統(tǒng)二次回路斷線，將會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置失去電源、設(shè)備操作電源失壓或信號(hào)回路及監(jiān)視裝置失靈，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置失靈、斷路器拒動(dòng)擴(kuò)大停電范圍，在倒閘操作中開關(guān)和刀閘無法操作，影響電網(wǎng)停送電操作的及時(shí)率，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)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(jiān)控人員通過監(jiān)控系統(tǒng)為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員提供異常信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)人員查找信號(hào)和故障象征，判斷電壓互感器斷線回路出現(xiàn)的相別。

2）若為保護(hù)二次電壓斷線時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員立即匯報(bào)當(dāng)值調(diào)度人員，申請(qǐng)停用受影響的保護(hù)裝置，同時(shí)斷開其出口回路壓板，對(duì)于采用單套保護(hù)的裝置，調(diào)度人員根據(jù)情況調(diào)整運(yùn)行方式，防止斷路器誤跳閘損失負(fù)荷，影響用戶的正常供電。如儀表回路斷線，應(yīng)注意對(duì)電能計(jì)量的影響。

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

4）電壓互感器二次回路開關(guān)跳閘或二次熔斷器熔斷，此種情況應(yīng)考慮短路故障造成的過電流引起開關(guān)跳閘和熔絲熔斷。在排查二次回路短路點(diǎn)時(shí)，可在二次電源及正常觸點(diǎn)斷開后，分區(qū)分段用萬用表電阻檔測(cè)量相間及相對(duì)地間的電阻，相互比較來判斷。如未查出故障點(diǎn)，在匯報(bào)當(dāng)值調(diào)度將有關(guān)可能誤動(dòng)的保護(hù)（距離或低阻抗等）停用后，現(xiàn)場(chǎng)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(jiān)控人員通過監(jiān)控系統(tǒng)為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員提供異常信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)人員根據(jù)故障現(xiàn)象判斷二次開路回路出現(xiàn)的相別。如果是二次繞組開路影響相關(guān)的保護(hù)裝置，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員立即匯報(bào)當(dāng)值調(diào)度人員，申請(qǐng)停用可能誤動(dòng)的保護(hù)。

2）觀察由開路繞組供電的二次回路設(shè)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(xiàn)場(chǎng)人員可用絕緣工具（如驗(yàn)電器等）輕輕碰觸、按壓接線端子等部位，觀察有無松動(dòng)、冒火或信號(hào)動(dòng)作等異常現(xiàn)象。在進(jìn)行這一檢查時(shí)，必須使用相應(yīng)電壓等級(jí)且電氣合格且在有效期限內(nèi)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(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)觀察失電范圍及現(xiàn)象。

2）仔細(xì)查看二次接線圖，沿失電回路查找是否有空氣開關(guān)跳開。

3）利用萬用表沿回路測(cè)量，查找斷線位置，縮小查找范圍。

4）檢查故障范圍內(nèi)接線端子是否有松動(dòng)、斷線。

4.2 直流斷線處理方法

發(fā)生直流斷線時(shí)，可測(cè)量電壓（電位）來檢查直流回路斷線點(diǎn)。用直流電壓表沿有關(guān)回路檢查有無電壓。如果有電壓，應(yīng)檢查該點(diǎn)對(duì)地電位的正負(fù)來判斷具體斷線點(diǎn)。為了防止檢測(cè)中直流回路短路或接地，可能使某些保護(hù)誤動(dòng)。檢查電壓要用內(nèi)阻較高的直流電壓表。

5 結(jié)語

本文對(duì)電力系統(tǒng)的交直流斷線信號(hào)的產(chǎn)生、影響及處理方法進(jìn)行了分析和總結(jié)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作中判斷、處理交直流斷線信號(hào)具有參考價(jià)值。

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