直流系統故障造成開關誤動的原因分析及解決方法之我見

吳秋蘭

直流系統故障造成開關誤動的原因分析及解決方法之我見

吳秋蘭

（國網福建省電力有限公司檢修分公司）

直流系統的用電負荷極為重要，供給繼電保護、控制、信號、計算機監控、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的接地、串入交流短路等三種直流系統的故障分析，以及對開關造成誤動的原因進行研究和解決進行相關闡述。最終希望通過本文的分析，能夠給予相關的電力系統中的直流系統的控制工作，提供一些可行性的參考內容。

直流系統；誤動；故障；方法

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

1 直流系統故障發生案例及分析

1.1 交流串入直流引起的開關誤動分析

2011年8月19日，在陜西省某330kV的變電站，高壓側斷路器相繼跳閘，110kV母線失壓，導致其提供的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間隔斷路器存在設計和安裝質量缺陷，支柱瓷套底法蘭與底架密封設計不合理，密封膠易老化失效。密封可靠性不高；機構箱內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，但機構箱內進水現象已存在一段時間，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斷路器操作機構內的溫濕度控制器，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?，F場檢查間隔斷路器機構箱內密封條完好，箱體外殼無漏水，接入機構箱下部的二次電纜封條完好，斷路器機構箱內上部防水措施進行檢查，發現斷路器支架下法蘭地面繼電器電纜滲入機構箱。

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箱，進入到機構箱溫濕度控制器上，溫濕度控制器的外殼為非密封結構，內部電路板交、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發生故障，交流電源經過支路11的開關和直流母線再與支路12和其控制開關構成閉路回路，從而造成設備跳閘。

根據我國2012年《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》第五章第一節規定，新建或改造的變電所，直流系統絕緣監測裝置，應具備交流竄直流故障的測記錄和改進功能。原有的直流系統絕緣監測裝置，應逐步進行改造，使其具備交流竄直流的測記和報警功能。

1.2 直流系統接地引起的開關誤動分析

如果直流電源系統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。

目前我國大多數電力設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分時接地。當+KM投入R1時，得U+KM/（R+R1）=U-KM/R，當U-KM/R（R-//U-KM/UKM/R2）=U+KM/R時，計算出母線的對地絕緣電阻，如果低于裝置內部設定定值，就判斷其母線接地而發信。

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本身發生故障，或電橋接點，再或者電橋接地點發生故障，在平衡電橋法中，電橋會不平衡，會錯誤發信；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有接地故障。對此，查找接地故障是應當注意以下幾點：

（1）對于瞬停直流電源，應經調度統一，動作應迅速，避免保護電源失去及帶有重合閘電源的時間過長。

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

（3）為了防止檢測故障出現誤差，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，導致誤跳閘。

（5）在查找故障時，需多人同行，做好充分的準備工作。

2 直流系統中開關誤動的解決法方法

根據上面提到的兩種直流系統開關誤動的故障，據此本文提出了相應的解決措施。

2.1 對交直流互串引起的直流系統故障的解決方法

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

2.2 對直流系統接地引起的故障的解決方法

直流系統接地是電力系統工作中會經常遇到的一個問題。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無法構成回路，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成回路，有讀數，所以當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：電力工作人員應該嚴格遵守直流系統的保護及其設備的維護工作，尤其是在雷雨季節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中導致對地絕緣電阻下降而形成接地；嚴格把控直流系統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、隔離開關等設備的維護。

3 結束語

本文主要就直流系統故障造成開關誤動的原因進行了相關的分析和研究。首先針對直流系統中出現的兩種故障，即交流串入直流引起開關誤動和直流系統接地引起開關誤動這兩種故障進行了相應的實際案例分析，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的措施。最終希望通過本文的分析和研究，能夠給予相關的電力工作的實施，提供一些更具個性化的參考與建議。

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2016-11-7