淺析一起變電站直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障的查找和處理

龔 成

（廣東電網(wǎng)有限責任公司陽江供電局，廣東陽江529500）

0 引言

直流電源系統(tǒng)是電網(wǎng)核心設備之一，關系到電網(wǎng)控制、保護、測量等系統(tǒng)的正常運行，隨著電網(wǎng)運行自動化水平的不斷提高，直流電源系統(tǒng)的重要性日益凸顯。因直流接地引起保護出口繼電器誤動或拒動的案例屢有發(fā)生，后果十分嚴重，因此直流接地故障的缺陷等級被定為緊急缺陷，這足以反映直流接地后對電力系統(tǒng)的影響。因此直流系統(tǒng)一旦發(fā)生接地故障，快速正確地查找到接地點并及時處理，是保證電力系統(tǒng)安全運行的關鍵。

1 直流接地現(xiàn)象

1.1 變電站內(nèi)直流系統(tǒng)的基本配置

某110 kV變電站采用雙充雙蓄的直流供電方式，負荷大致平均分配給兩套直流系統(tǒng)。直流系統(tǒng)規(guī)范嚴格規(guī)定兩套直流系統(tǒng)須獨立運行，正常運行狀態(tài)下，負載的兩路電源只能投一路，兩路都投則造成環(huán)網(wǎng)。該站直流電壓為220 V，絕緣監(jiān)測裝置中絕緣電阻整定為25 kΩ（變電站直流電源系統(tǒng)技術規(guī)范），當本段母線或支路絕緣電阻低于25 kΩ時，裝置會發(fā)出聲光報警信號，調(diào)度監(jiān)控及站端后臺能監(jiān)測到相應的信號。

1.2 直流接地時現(xiàn)場狀態(tài)

該站兩段直流母線同時報直流接地信號，現(xiàn)場情況如下：（1）#1、#2直流系統(tǒng)分列運行，#1報正母接地，#2報負母接地，并持續(xù)發(fā)出聲光告警信號；（2）#1直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置顯示系統(tǒng)對地電壓為V+：7 V、V-：217 V，正對地絕緣電阻為11.5 kΩ，負對地絕緣電阻為999 kΩ；#2直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置顯示系統(tǒng)對地電壓為V+：215 V、V-：8 V，正對地絕緣電阻為999 kΩ，負對地絕緣電阻為11.3 kΩ，均滿足直流接地告警條件；（3）站端后臺報#1、#2直流系統(tǒng)母線接地告警信號。

2 直流接地分析及判斷

從告警信息判斷，#1直流母線正極接地，#2直流母線負極接地?，F(xiàn)場天氣晴朗、干燥，排除由于下雨或潮濕引起二次回路接地。站內(nèi)除運行人員將直流系統(tǒng)轉(zhuǎn)分列運行外，沒開展其他工作，排除人為因素造成直流接地。直流系統(tǒng)轉(zhuǎn)為分列運行后，兩套絕緣監(jiān)測裝置顯示接地時間相差2 s，并發(fā)出告警信號，判斷兩段直流母線同時接地。為進一步分析兩段直流母線直流接地情況，工作人員進行了以下操作：（1）萬用表測量兩段直流母線對地電壓，同裝置顯示值基本一致。（2）檢查兩套絕緣監(jiān)測裝置未選出直流接地的支路。（3）兩段直流母線充電機處于浮充狀態(tài)，兩組充電機輸出負荷電流為15 A左右，與正常運行時相差不大。（4）斷開兩組直流系統(tǒng)之間的聯(lián)絡開關及環(huán)網(wǎng)空開，在安全情況下，調(diào)高#1直流系統(tǒng)充電機輸出電壓，若#2直流系統(tǒng)電壓隨之升高，出現(xiàn)充電機輸出電流降低，判斷存在兩極環(huán)網(wǎng)故障。若#1直流系統(tǒng)正極電壓升高，負極電壓基本不變，正極環(huán)網(wǎng)；反之，負極電壓升高，正極電壓基本不變，負極環(huán)網(wǎng)[1]。（5）將兩段直流母線轉(zhuǎn)為并列運行，直流接地告警信號消失，正負對地電壓恢復正常，絕緣電阻值均大于25 kΩ，測量兩段直流母線對地電壓與裝置顯示值基本一致。（6）將兩段直流母線轉(zhuǎn)為分列運行，#1報正極接地，#2報負極接地。

此次直流接地為異極直流接地故障。

3 直流環(huán)網(wǎng)故障查找

異極直流接地分為兩種：Ⅰ段直流正極與Ⅱ段直流負極或Ⅰ段直流負極與Ⅱ段直流正極通過電阻、線圈等連接環(huán)網(wǎng)接地。本次異極直流接地故障按告警信息判斷為Ⅰ段直流正極與Ⅱ段直流負極通過電阻、線圈等連接的環(huán)網(wǎng)。

異極直流接地故障出現(xiàn)有兩方面原因：（1）間隔保護內(nèi)部線圈、指示燈的正負極來自于分開的兩段直流電源,若共用一組蓄電池，線圈和指示燈正常工作，若新增設一組蓄電池，利用兩組蓄電池充當電源，則會導致線圈與指示燈無法運行的問題；（2）一些變電站配置雙蓄電池組，某個間隔二次回路改造，容易造成保護狀態(tài)下線圈或指示燈的正負極來自不同的電源組，造成直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)[2]。

運行人員確認最近未進行過二次回路方面的改造，直流系統(tǒng)操作之前巡視各間隔，指示燈等均處于正常狀態(tài)。若兩段直流之間存在正常時勵磁的線圈或亮燈的信號指示燈，因線圈或指示燈電壓太低，出現(xiàn)線圈失磁或信號指示燈亮度不夠的現(xiàn)象，可根據(jù)此現(xiàn)象查找缺陷。

工作人員對各間隔重新檢查，#5電容器組5C5開關分閘指示燈亮度不夠，控制電源、儲能電源及裝置電源處于合位，測量各空開上下端對地電壓發(fā)現(xiàn)控制電源的正極對地電壓與#1直流系統(tǒng)正極對地電壓相同，儲能電源負極對地電壓與#2直流系統(tǒng)負極對地電壓相同，5C5開關儲能電源來自#1直流系統(tǒng)#1饋線屏12QF23空開及#2直流系統(tǒng)#2饋線屏22QF23空開，12QF23空開合位，22QF23空開斷開；控制電源來自#2直流系統(tǒng)#2饋線屏22QF24空開，處于合位。根據(jù)圖紙及現(xiàn)場接線檢查發(fā)現(xiàn)，之前處理5C5電容器分合閘指示燈故障時，工作人員誤將儲能電源正極當作控制電源正極，通過分位、合位指示燈及開關輔助接點接到控制電源負極，通過分位指示燈（電阻約13 kΩ）形成直流環(huán)網(wǎng)。5C5開關正處于分位，斷開其儲能及控制電源空開，直流接地告警未消失，依照同樣的方法檢查，發(fā)現(xiàn)5C6開關分合位指示燈的接線方式同5C5一樣，兩者為同一時間段處理的缺陷，工作人員用相同接線方式接線，直流環(huán)網(wǎng)有兩處。斷開5C6開關儲能及控制電源空開，兩套直流系統(tǒng)直流接地告警消失，接地電阻和母線電壓恢復正常。

4 直流環(huán)網(wǎng)故障處理

工作人員根據(jù)現(xiàn)場情況，拆除5C5、5C6開關分合閘指示燈正極電源，從控制電源正極處接線，該站直流環(huán)網(wǎng)接地故障處理完畢。

查找處理直流環(huán)網(wǎng)接地故障的方法還有回路查找法、拉路法、便攜式儀器查找法等。

回路查找法：對可能產(chǎn)生環(huán)網(wǎng)的直流支路核對標識及圖紙回路走向，找出引起兩段直流環(huán)網(wǎng)的二次回路，拉開電源后，通過通路法和搖測絕緣可找出環(huán)網(wǎng)點。該方法要求工作人員有較強的回路查找能力及經(jīng)驗，較難快速查找故障。

拉路法：根據(jù)負荷的重要性，依次短時拉開直流負荷各回路。當切除某一回路時環(huán)網(wǎng)故障消失，說明故障在該回路內(nèi)。繼續(xù)運用拉路法，進一步確定故障在此回路的哪一支路中。該方法比較直接，但存在直流回路標識不清晰而誤拉空開，造成保護或測控裝置失電的風險。

此次環(huán)網(wǎng)接地故障是依據(jù)前人的經(jīng)驗處理，通過指示燈的強弱確定環(huán)網(wǎng)間隔，有一定的取巧。通常情況下，我們借助便攜式直流系統(tǒng)接地故障定位裝置判斷接地故障，該裝置由信號發(fā)生器和故障檢測器兩部分組成，信號發(fā)生器在直流母線電源端向直流系統(tǒng)注入適宜系統(tǒng)檢測且對系統(tǒng)無影響的直流檢測信號，故障檢測器可在直流負荷端各回路檢測對地的直流信號漏電流，自動檢測接地故障支路，對220 V直流系統(tǒng)可檢測0～70 kΩ的直流接地電阻[3]。

5 總結(jié)與思考

近年來，隨著兩組蓄電池分別獨立供電的運行方式出現(xiàn)，直流環(huán)網(wǎng)問題屢見不鮮。在老舊變電站，110 kV及以上間隔直流系統(tǒng)由于設計和施工不規(guī)范，存在環(huán)網(wǎng)供電方式，加上遙信電源與測控電源回路均采用環(huán)網(wǎng)供電的方式，因此環(huán)網(wǎng)故障普遍存在。表面上環(huán)網(wǎng)供電提高了可靠性，降低了設計成本，但是運行時間一長，容易產(chǎn)生問題，給絕緣監(jiān)測和查找接地或環(huán)網(wǎng)造成極大的困難，容易造成回路迂回，不利于查找故障點。因此加強對老舊變電站不規(guī)范直流系統(tǒng)的改造，保證直流回路的完整清晰，對于查找直流接地或環(huán)網(wǎng)，效果特別明顯。

[1]馮振宇，李傳文.論直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障判斷及查找技術[J].科技創(chuàng)新導報，2013（12）：47-48.

[2]潘祖鴻，朱海松，趙良濤.變電站直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)問題分析與對策探究[J].山東工業(yè)技術，2014（17）：125.

[3]李崢，張恭政.VRLA蓄電池容量落后原因分析[J].蓄電池，2002（2）：58-59.