直流系統環網故障的危害與查找方法的探討

尹照新

摘要：直流系統是變電站系統中的一個重要的組成部分，直流環網是直流系統中常見的故障。本文主要講述直流系統環網故障的危害、類型及查找方法，詳細描述利用便攜式環網查找儀快速定位環網點，迅速排查故障，保證直流系統的穩定運行。

關鍵詞：直流系統 直流環網 解環

0前言

重要變電站或發電廠的直流系統，為提高供電可靠性，大都采用2組蓄電池與2個或以上充電機。正常情況下，2組蓄電池要求分開運行，即構成2組獨立的直流電壓系統。由于各種原因，如施工帶來的寄生回路等，造成2套獨立運行的直流系統，出現了電氣連接的現象，我們稱之為環網。據有關調查分析，產生直流系統環網故障的原因主要有：

（1）在新建、擴建或技術改造的施工過程中，將負荷的電源線同時接入2套直流系統，形成寄生回路。

（2）運行維護人員倒負荷操作時，須先同時合上給同一負荷供電的2段母線的空氣開關后，再斷開其中一路空氣開關，以實現將某些負荷從一段母線轉移到另一段母線，但實際操作過程中未斷開其中一路空氣開關，致使2套直流系統并列運行。

（3）原先只有一套直流系統，再增加一套直流系統時，分配給新建直流系統的負荷仍與原直流系統有電氣相連。

（4）同一根電纜中有2套直流系統的供電回路，由于電纜間的絕緣下降，導致2套直流系統相連。

總的說來，前2種情況產生的環網故障較多。

1環網故障的形式與危害

根據2套直流系統電氣連接的性質不同，可將環網故障分為4種類型：2極環網、正極環網、負極環網及異極性環網，如表1中環網故障示意圖。表1中，還列出了環網故障可能引起火災、降低蓄電池壽命等8種危害，2極環網故障的危害最多，高達6種，其它環網故障的危害則有3種。

從表1中可以看出，環網故障的危害不但多，而且非常嚴重。然而運行維護部門甚至生產管理單位，都還未意識到環網故障存在如此嚴重的安全隱患，導致經常發生不明原因的保護誤動事故。在此，希望有關部門能夠對環網故障的危害引起足夠的重視。

2環網的類型

2.1正-正環網

危害：（1）接地故障告警靈敏度下降；（2）接地引起保護誤動機會增加。

2.2負-負環網

危害：（1）接地故障告警靈敏度下降；（2）接地引起保護誤動機會增加。

2.3正-負環網

危害：（1）引起直流系統火災；（2）縮短蓄電池使用壽命；（3）接地故障告警靈敏度下降；（4）接地引起保護誤動機會增加。

2.4正負-正負環網

危害：引起兩套直流系統同時接地故障告警：一段正極接地，另一段負極接地；造成圖中負載“失壓”，及沒有工作電源，可能引起設備拒動。

2.5正極I-負極II；負極I-正極II環網

危害：引起兩套直流系統同時接地故障告警：一段正極接地，另一段負極接地；造成圖中負載“失壓”，及沒有工作電源，可能引起設備拒動。

3 如何判斷環網故障

在正常運行的直流系統，判斷是否存在環網故障的方法有一下幾種：

3.1電流接地法

當直流系統發生接地故障告警時，如果2套直流總是同時出現接地故障，則可說明存在環網故障。如接地極性相同，表明是同極性環網（包括單極和2極環網），如2段母線接地極性相反，表明為異極性環網故障。

也可以采取人為接地方法，即在任意段母線的負極與大地之間，接入100kΩ以上的電阻，此時，如果1段母線的負極對地電壓同時降低，則說明存在環網故障。

3.2負荷電流法

一般情況，直流系統負荷是比較均勻的分配到2段直流電源供電，充電機在浮充狀態時，提供本段負荷電流，從幾安培至十幾安培。如果發現其中一段母線充電機正常負荷電流偏小或為零，則有環網故障，并且是正負極同時直接環網，即電阻為零的環網故障。該環網故障大多由2套直流系統供電的負荷，同時合適空開導致的。

3.3電壓調節法

調高任意一套直流系統充電機輸出電壓，如果另一套直流系統電壓隨之升高，并出現充電機輸出電流減少，則說明有2極環網故障。如果被調高電壓的直流系統，正極電壓升高，而負極電壓基本不變，說明有正極環網；反之，負極電壓升高，而正極電壓基本不變，有正極環網。

以上3種方法均需運行維護人員到現場觀察，甚至要調節直流系統電壓和模擬接地故障，不但要求運行維護人員具備一定的經驗，并且難以判斷所有的環網故障。另一方面，在現有運行規程中，暫時沒有環網故障檢查的工作內容，不是每位運行維護人員會主動開展該項檢查。即便是規定定期檢查，也無法及時發現直流系統出現的環網故障，環網故障的危害依然存在。因此，最好能夠實時檢測環網故障。

4 環網故障的查找方法

將“直流系統環網故障帶電查找儀”信號源（如圖2所示）接入任系統的一段母線，裝置檢測完系統狀況后，將在所有的環網回路加入一個特征信號，在使用手持器檢測兩段母線的所有饋線支路，并記錄下環網故障饋線支路，采用便攜式設備查找接地故障。

4.1處理方法：

（1）對于兩段母線中，給同一負載供電的環網支路，直接斷開其中一個空開，即可解除該環網

（2）對于兩段母線中，給不同負載供電的環網支路，從接信號源的母線中的環網支路開始向負載方向查找環網點，當環網信號流向另一段母線時，即為環網故障點。對照圖紙該負荷屬于那段母線就將其接回所屬母線，若是寄生回路，將其拆除即可。

4.2直流環網故障查找步驟：

（1）將“QDJ-01直流系統環網故障帶電查找儀”信號源接入任一段母線（如圖7）；

（2）監測兩段母線的所有饋線支路，記錄環網故障饋線支路；

（3）對于兩段母線中，給同一負載供電的環網支路，直接斷開其中一個空開，即可解除該環網；

（4）對于兩段母線中，給不同負載供電的環網支路，從接信號源的母線中環網支路，向負載方向查找環網點：當環網信號流向另一段母線時，即為環網故障點。

4.3常見直流環網故障查找

（1）兩級環網故障1查找（如圖8）

（2）兩極環網故障2查找

（3）異極性環網故障查找

在現場直流系統環網故障查找中，正常支路波形為直線（如圖11），環網支路的波形為標準正弦波（如圖12）或不規則正弦波（如圖13）。

5結論

綜上所述，各運行維護部門必須要充分的認識到直流系統環網故障存在對直流系統帶來的影響及危害，在日常運行和檢修工作中要嚴格執行國網公司的運行管理規范，嚴禁在新建、擴建或技術改造的施工過程造成直流系統環網，發現直流系統環網應及時解除，也可在直流系統安裝環網告警裝置做到直流系統環網故障產生時及時發現，以便快速處理。

參考文獻：

[1]廣州仟順電子設備有限公司QDJ-01型直流接地快速查找儀使用說明書。

[2]徐林峰，徐玉鳳，張曼詩.繼電器線圈接地故障現象分析.電力系統保護與控制，2008，36（17）：84～86endprint