直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障實例及分析

李彥

一、引言

變電站直流系統(tǒng)主要由直流充電屏、饋電屏、蓄電池組、二次電纜和直流負載構(gòu)成，一般為雙套配置。直流系統(tǒng)主要為保護裝置、安全自動裝置、故障錄波裝置和自動化系統(tǒng)等提供穩(wěn)定可靠的工作電源，是變電站的最基礎設備，非常重要。[1]

重要變電站或發(fā)電廠的直流系統(tǒng)，為提高供電可靠性，大都采用2組蓄電池與2組或以上充電機。正常情況下，2組蓄電池要求分開運行，即構(gòu)成2組獨立的直流電源系統(tǒng)。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(tǒng)，出現(xiàn)了電氣連接現(xiàn)象，我們稱之為環(huán)網(wǎng)（直流串電接地）。[2]

二、直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)問題產(chǎn)生原因與危害

1、直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)問題出現(xiàn)的原因主要有：

（1）施工過程，負荷電源線連接錯誤，跨接兩段母線，某個負荷電源線多于兩根，多出的電源線接到另一段母線；

（2）倒負荷操作，將某負荷轉(zhuǎn)到另一段母線后，未將原來的那一段的負荷開關(guān)斷開；導致該負荷由兩段母線同時供電，從而產(chǎn)生環(huán)網(wǎng)。

（3）重要的保護回路都有兩路電源，正常工作狀態(tài)下，只投一路，如果兩路都投則造成環(huán)網(wǎng)。

（4）某些裝置采用兩路電源（互為備用），但裝置內(nèi)部卻沒有隔離。

（5）在同一電纜中，分屬兩段母線的供電電纜內(nèi)部破損造成環(huán)網(wǎng)。

2、直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)造成的危害：

（1）在較小的直流饋線中，出現(xiàn)環(huán)網(wǎng)，由于環(huán)流可能導致該饋線燒毀，甚至引起火災

（2）縮短蓄電池使用壽命

（3）接地故障檢測靈敏度下降，發(fā)生接地故障，不能及時正確告警

（4）接地引起保護誤動的機會越大

（5）可能引起設備拒動

（6）空開級差配合失效

（7）引起接地故障告警

（8）兩段母線同時接地

三、以220kV實習站直流環(huán)網(wǎng)故障為例說明

1、故障主要現(xiàn)象：

實習站2017年04月，#2監(jiān)測系統(tǒng)故障返廠維修，維修后由繼保班到實習站將其安裝上電，發(fā)現(xiàn)II段直流系統(tǒng)#60（110kV實習1線1211開關(guān)操作電源及電壓切換裝置電源II）、#66（110kV實習2線、實習3線測控裝置及遙信電源II）饋線絕緣降低，直流接地監(jiān)測系統(tǒng)顯示#60饋線對地電阻為-6.5kΩ，#66饋線對地電阻為5.4kΩ（正常情況下，饋線對地絕緣應999.9kΩ）。

#60、#66兩路饋線正常運行方式時掛II段直流系統(tǒng)運行。

（1）現(xiàn)場將#60饋線倒負荷至I段直流系統(tǒng)，I段、II段絕緣監(jiān)測裝置報警，I段直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置顯示#60饋線對地電阻1.7kΩ，II段絕緣監(jiān)測裝置顯示#66饋線對地電阻999.9kΩ

（2）將#66饋線倒負荷至I段直流系統(tǒng)，I段、II段絕緣監(jiān)測裝置報警，I段直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置顯示#66饋線對地電阻3kΩ，II段絕緣監(jiān)測裝置顯示#60饋線對地電阻999.9kΩ。

（3）查閱后臺光字牌報“直流I母正極接地”，“直流II母負極接地”。

（4）合閘母線電壓121.8V、控制母線電壓111V、負母對地電壓106.7 V。

2、故障點查找情況：

（1）未拆除平衡橋電阻情況下，使用仟順直流接地檢測儀測試，裝置顯示正極接地，但無法找到準確的接地點。

（2）拆除平衡橋電阻后，直流接地檢測儀裝置顯示系統(tǒng)無接地。

（3）#60饋線電纜接入實習1線保護屏，#66饋線電纜接入實習2線測控屏，在查看屏后接線時發(fā)現(xiàn)測控屏端子排的下端有一擴展繼電器，對照白圖，在圖紙中未發(fā)現(xiàn)此繼電器。查看該繼電器的接線后發(fā)現(xiàn)，該擴展繼電器為控制回路中KKJ接點的擴展接點，供事故總信號及備自投回路使用。擴展繼電器線圈的正電源應接入控制回路，現(xiàn)場繼電器線圈的正電源為信號回路。由此判斷，此為直流系統(tǒng)的故障點。

（4）將上述故障點解除后，II段絕緣監(jiān)測裝置顯示#60饋線18kΩ、#66饋線13kΩ。使用接地檢測儀檢測系統(tǒng)顯示無接地，測量I段直流系統(tǒng)電壓控母60.2V負母-59.2V，II段直流系統(tǒng)電壓控母61.8V負母-59.4V，電壓正常。

（5）將饋線#60、#66分別倒負荷至I段，掛I段時均顯示絕緣值999.9kΩ。

3、故障分析

（1）拆除平衡橋電阻后，直流接地檢測儀裝置顯示系統(tǒng)無接地，可判斷系統(tǒng)無接地。

（2）擴展繼電器信號回路與控制回路串電為本次缺陷的主要原因，在正常運行方式下，兩路饋線掛II段直流系統(tǒng)運行，且兩路饋線絕緣未達報警值，故未發(fā)現(xiàn)此處故障。一旦兩路饋線在不同段直流系統(tǒng)運行，會造成2段直流系統(tǒng)正極-負極環(huán)網(wǎng)故障?？赡芤饍商字绷飨到y(tǒng)同時接地故障告警：一段直流接地，另一段負極接地；或造成環(huán)網(wǎng)負載“失壓”，即沒有工作電源可能引起設備拒動。

（3）直流系統(tǒng)通過漏電流檢測傳感器CT檢測各支路漏電流來判斷接地情況。因兩路饋線長期串電造成漏電流檢測傳感器CT故障，其檢測的漏電流不準確，直流系統(tǒng)無法正確監(jiān)測兩路饋線絕緣情況。

4、總結(jié)與歸納

（1）已檢查實習站內(nèi)其余間隔，部分線路安裝此擴展繼電器，接線均正確?，F(xiàn)場及班內(nèi)圖紙已做相應修改。

（2）使用直流接地檢測儀查找接地點時，若不是系統(tǒng)全接地，必須拆除平衡橋電阻后查找接地。儀器通過檢測系統(tǒng)對地電阻查找接地點，平衡橋電阻會對其造成影響。

（3）擴展繼電器安裝無相應圖紙根據(jù)，接線更改后未在圖紙上做相應修改。施工時須做到按圖施工，有更改及時在圖紙標注，竣工圖重點關(guān)注修改部分是否已做更正。

（4）饋線間長期串電，造成漏電流檢測傳感器CT故障，無法正確監(jiān)測饋線絕緣情況，應及時更換。

（5）當發(fā)現(xiàn)絕緣監(jiān)測裝置顯示有饋路絕緣降低時，應及時處理，存在運行隱患。

（6）驗收時必須驗證抗干擾回路，以徹查饋線回路間是否有串電。

5、結(jié)論與思考

在現(xiàn)場實踐中，我們碰到的直流接地問題比比皆是，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)問題同樣屢見不鮮。因此我們需要不斷總結(jié)經(jīng)驗。目前，我省以前的直流系統(tǒng)都采用環(huán)形供電方式，即直流屏經(jīng)空開上小母線，在下一級實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)雖然從表面上提高了可靠性，降低了設計成本，但實際上它也有很多缺點，特別是運行時間長了以后，容易產(chǎn)生更多的問題，給絕緣監(jiān)察和查找接地或環(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，特別是在老舊變電站和絕緣總體下降的變電站。[3]因此改直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)為輻射型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，采取直流分屏方式，保證直流回路的完整清晰。這樣對于查找直流接地或環(huán)網(wǎng)，也有特別明顯的效果。

參考文獻：

[1]廖軍，吳勝，戚振彪，直流接地故障分析與查找[J]，廣東電力，2013.

[2]李傳文，直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障種類、查找案例分析，廣州市仟順電子設備有限公司，2016.

[3]林鋒，劉琴，邱碧丹，一起220kV開關(guān)控制回路直流接地故障處理，科技風，2016.