照明系統交直流電源混竄故障分析

沈兵

摘 要： 交直流電源的瞬時混竄故障是照明系統的常見故障，而且對用電安全危害較大。本文將從交直流電源的混竄故障現象著手分析，探討發生故障時的系統特征以及切換動作特點。在此基礎上，通過與正常切換過程的分析比對，以及進行直流電弧測試，對其故障問題進行具體分析。

關鍵詞： 照明系統；交直流電源；混竄故障

前言：變電所的事故照明系統在進行交直流電源切換時，容易產生交直流電源混竄故障，當保護裝置發出異常信號時，技術人員難以快速對故障類型作出判斷。交直流電源混竄現象會對電路系統的正常運行產生影響，應從切換動作過程著手，對其故障特點進行深入分析，為故障排查提供依據。

一、照明系統的交直流電源混竄故障現象

（一）某220kV變電所的事故照明系統故障

某220kV變電所的運行人員在進行交直流電的切換試驗時，發現在切換動作過程中，系統的保護裝置發出了異常信號。經過技術人員的分析判斷，初步認定異常信號的出現是由于在交直流系統切換時，交流電瞬時竄入了直流電源系統中。而事故照明系統的停用操作，卻不會引發上述現象。這是由于在切換過程中，會引起交流電源的停送電，導致事故照明系統發生兩次切換，第一次是從交流電源到直流電源的供電切換，第二次是由直流電源到交流電源的供電切換，在此過程中，會出現交直流電源混竄現象[1]。

（二）交直流電源切換的指示燈變化

該變電所的220kv電氣接線情況如圖1所示，在交流電源工作時，電壓繼電器的帶電線圈為1YJ、2YJ和3YJ。此時系統的常閉節點被打開，而直流接觸器的3XC和4XC線圈中的直流電源停止供電，其常開接點處于打開狀態，常開輔助接點和常閉輔助接點都處于正常狀態。直流電源從系統中切除，表示直流電源未接入的2LD燈亮起，相反2BD燈熄滅。在交流電源系統中，電壓繼電器的2YJ和3YJ常開接點發生閉合，1XC和2XC接點閉合，常開輔助接點也發生閉合，而常閉輔助接點則被打開，交流接觸器的1XC和2XC線圈帶電，表示交流電源接入的1BD燈亮起，相反，1LD燈熄滅。當交流電源停止送電時，電壓繼電器的1YJ、2YJ和3YJ線圈的交流電源停止供電，失去電流，常閉節點和常開接點恢復正常狀態。同時交流接觸器的1XC和2XC線圈也失去電流，其常開主接點以及常開、常閉輔助接點恢復常態，整個交流電源系統與照明系統斷開。此時，如果有直流電源輸入，則直流接觸器的線圈恢復帶電，常開主接點和輔助接點發生閉合，常閉輔助接點則被打開，直流電源系統接入到照明系統中，2LD燈熄滅，2BD等亮起[2]。

（三）切換動作

在切換操作過程中，交流電源失電則有直流電源供電，如果交流電源供電，則直流電源系統會被自動切除。其切換過程的主要動作如下：（1）交流電源系統失去供電；（2）照明系統失去交流電；（3）照明系統自動切換到直流電源供電；（4）交流電源系統帶電；（5）故障照明系統將切換到交流供電系統，并與直流電源系統斷開。

二、故障問題分析測試

（一）正常切換過程分析

正常切換過程中的動作分析，可由時間來表示直流電以及交流電的回路投切。通過具體檢驗之后發現，照明故障發生時，饋線開關處于閉合狀態，由于饋線電纜的長度過長，到匹配值直流電的抵用進一步增大。在直流電源運行狀態下，交流電源切入，結果造成交流電源與直流電源的混竄現象，進而導致信號亂發，造成照明系統故障。若該現象持續時間較長，則事故影響范圍會逐漸擴大。在正常切換過程中，若果交流電源發生失電現象，由于電壓繼電器的節點距離與交流接觸器相比更短，則會導致電壓繼電器的常閉或者常開的接點動作或返回動作時間小于交流接觸器。

在正常切換過程中，照明裝置切換的瞬間，會導致交流電源與直流電源的混竄現象，進而對運行設備帶來極大的危害，如保護裝置誤動或損壞；若混竄時間持續過長，則有可能導致火災等事故災害的發生。

（二）直流電弧的測試分析

針對直流電弧的測試，首先應明確事故照明的饋線越長，則直流電容的分布也就也大，而斷開直流電后的電弧持續時間也會越長這一變化特性。因此，在進行直流電弧測試過程中應注意以下幾點：第一，若事故照明系統采用直流電源進行裝置供電，當饋線開關斷開之后，則能夠聽到開關了的電弧放電聲音，且聲音能夠持續兩秒以上。第二，若事故照明系統采用直流電源進行供電，當饋線開關從墻壁上打開之后，在關閉饋線開關，則能直觀放電電弧，其能夠持續較長時間。第三，當事故照明系統的供電電源為交流電電源時，饋線開關關閉導致的放電電弧的光亮與聲音，持續時間都很短。若有直流電切換至交流電，由于直流電弧以及接觸器性能問題，則無法在一瞬間消除電弧，進而就會導致交流電與直流電的混竄現象。

（三）其他因素分析

交直流電源切換時，事故照明系統的內部元件也會由于切換動作受到影響，若在這一過程中，有元件損壞，則會直接導致直流電源的混竄現象發生。由于元器件的故障，如繼電器線圈損壞，則會直接導致系統整體的絕緣性能下降，使直流電直接竄入到該線圈當中，造成混竄現象。在事故照明內部，設置的元器件越多，則發生混竄現象的概率也就越大。

此外，由于人為因素造成事故照明系統交直流電混竄現象也時有發生。例如2008年以變電所的一側異常現象。事故照明系統采用直流電源供電時，發現了直流電接地故障，其原因就是饋線的負極與普通的交流零線，被搭接在了一起。這種搭接現象不僅會影響負極接地，也會導致直流電源的混竄現象。因此，應著重加強對人為因素的控制，確保安裝人員的專業知識與專業技能，盡量避免事故的發生。

結束語：綜上所述，交直流電的混竄故障發生是一個較為復雜的過程，涉及到交流電源系統和直流電源系統的兩次切換。對故障進行分析測試，要結合各個變電所的具體線路設置情況，探究其交直流系統的切換過程，掌握其動作原理，從而對交直流混竄故障作出準確判斷。■

參考文獻

[1]顧善民. 繼保供電的直流雙電源的研制[D].北京交通大學，2012.

[2]鐘振坤. 金灣發電廠直流系統可靠性的分析與改進[D].華南理工大學，2009.