直流開(kāi)關(guān)虛接的風(fēng)險(xiǎn)及防范措施研究

趙宇豪 鄭廣召 道常凡 楊升正

摘要：直流開(kāi)關(guān)虛接后，開(kāi)關(guān)操作把手到位，但實(shí)際上電路未導(dǎo)通，可能造成直流母線停電等嚴(yán)重后果。本文介紹了直流開(kāi)關(guān)虛接產(chǎn)生的原因及危害，提出了一種防范直流開(kāi)關(guān)虛接的方法，對(duì)發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)的日常檢修、維護(hù)起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng);開(kāi)關(guān);虛接

Abstract：After the DC switch is virtual connected， the switch operation handle is in place， but in fact， the circuit is not connected， which may cause serious consequences such as DC bus power failure. This paper introduces the causes and harm of DC switch virtual connection， and puts forward a method to prevent DC switch virtual connection， which plays a certain reference role in the daily maintenance and repair of DC system in power plant and substation.

Key word：DC system; switch; virtual connected.

0 引言

直流系統(tǒng)是發(fā)電廠、變電站的重要組成部分，其作用是為控制、信號(hào)、繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置以及斷路器分、合閘回路、直流電動(dòng)機(jī)、交流不停電電源、事故照明等設(shè)備供電。直流系統(tǒng)正常運(yùn)行與否關(guān)系到安自裝置、繼電保護(hù)及斷路器能否正確動(dòng)作，會(huì)影響電廠乃至整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)保證在任何情況下都能可靠和不間斷地向所用設(shè)備供電。

直流開(kāi)關(guān)因制造、安裝、運(yùn)行工況惡劣等原因可能發(fā)生虛接現(xiàn)象，即開(kāi)關(guān)操作把手到位但實(shí)際上電路未導(dǎo)通，可能造成直流母線停電等嚴(yán)重后果，對(duì)電廠、變電站乃至電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。

1 直流開(kāi)關(guān)虛接危害分析

電廠、變電站中常使用雙母、雙充（三充）、雙蓄接線方式的直流系統(tǒng)，如圖1所示。

正常情況下母線分段運(yùn)行，即聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)QS3分閘，兩段母線分別由各自的充電機(jī)和蓄電池組供電，QS1、QS2、QS4、QS5均合閘。

當(dāng)檢修時(shí)母線倒換至聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，兩段母線由同一組充電機(jī)和蓄電池供電。以1號(hào)充電機(jī)、1號(hào)蓄電池檢退出為例，此時(shí)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)QS3合閘，充電機(jī)輸出開(kāi)關(guān)QS1、蓄電池輸出開(kāi)關(guān)QS2分閘。

在直流母線由分段倒至聯(lián)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中，操作順序?yàn)楹螿S3、分QS2、分QS1，此時(shí)若聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)QS3虛接，會(huì)使得I段直流母線停電。

在直流母線由聯(lián)絡(luò)倒至分段運(yùn)行過(guò)程中，操作順序?yàn)楹螿S1、合QS2、分QS3，此時(shí)若QS1、QS2虛接，會(huì)使得I段直流母線停電。

2 防范直流虛合的措施探究

直流開(kāi)關(guān)虛接隱蔽性強(qiáng)，危害嚴(yán)重，因此在直流系統(tǒng)倒閘操作過(guò)程中應(yīng)確保開(kāi)關(guān)合閘到位。目前我們判斷開(kāi)關(guān)是否合閘到位主要是依靠觀察開(kāi)關(guān)的機(jī)械指示和電氣指示來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

開(kāi)關(guān)廠家一般會(huì)在開(kāi)關(guān)的操作把手或操作機(jī)構(gòu)上標(biāo)注分合閘標(biāo)志，即機(jī)械指示，例如合閘標(biāo)志為“—”，分閘標(biāo)志為“〇”等等。開(kāi)關(guān)操作到位后，其位置應(yīng)指向分合閘標(biāo)志，另外開(kāi)關(guān)操作過(guò)程中會(huì)有一定的操作阻力，分合閘到位后會(huì)發(fā)出明顯的“咔噠”聲。若操作過(guò)程中阻力過(guò)小或沒(méi)有發(fā)出到位的“咔噠”聲，或者開(kāi)關(guān)處于中間位置則說(shuō)明未分合成功。

直流開(kāi)關(guān)大多都配置了輔助接點(diǎn)，當(dāng)開(kāi)關(guān)分合閘后，輔助接點(diǎn)會(huì)同步閉合或斷開(kāi)，并將位置信號(hào)上送至監(jiān)控系統(tǒng)，這樣我們就可以在監(jiān)控系統(tǒng)上到看到開(kāi)關(guān)的分合閘狀態(tài)，即開(kāi)關(guān)的電氣指示。若開(kāi)關(guān)操作后監(jiān)控系統(tǒng)上未收到到相應(yīng)的變位信號(hào)，說(shuō)明開(kāi)關(guān)可能未分合成功。

當(dāng)開(kāi)關(guān)由于接觸不良、結(jié)構(gòu)變形等原因虛接時(shí)，可能無(wú)法通過(guò)觀察機(jī)械指示和電氣指示來(lái)判斷開(kāi)關(guān)的實(shí)際狀態(tài)，于是我們需要尋求新的方法來(lái)解決此問(wèn)題。

2.1 直流系統(tǒng)倒閘過(guò)程中電流變化分析

無(wú)論是傳統(tǒng)的線性電源還是開(kāi)關(guān)電源，都有其相應(yīng)的外特性曲線[1][2]，如圖2所示。直流系統(tǒng)分段運(yùn)行時(shí)，充電機(jī)工作于a1（I1，V1），b1（I2，V2）上;當(dāng)聯(lián)絡(luò)運(yùn)行時(shí)，充電機(jī)工作于a2（I1’，V0），b2（I2’，V0）上。可以發(fā)現(xiàn)倒閘操作后，充電機(jī)輸出電流會(huì)發(fā)生一定變化，因而可以利用觀察是否有電流變化來(lái)輔助判斷開(kāi)關(guān)是否分合閘到位。

2.3 實(shí)際數(shù)據(jù)分析

以某電廠一次直流系統(tǒng)倒閘為例，倒換過(guò)程中電流變化情況如下：

可以發(fā)現(xiàn)分段倒聯(lián)絡(luò)操作中，合上QS3（聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)）后1號(hào)充電機(jī)和2號(hào)充電機(jī)的輸出電流均發(fā)生了明顯變化，即可以判斷QS3合閘成功，此時(shí)再斷開(kāi)QS2和QS1不會(huì)使得母線停電。

在聯(lián)絡(luò)倒分段操作中，合上QS2（蓄電池輸出開(kāi)關(guān)）后 1號(hào)充電機(jī)、2號(hào)充電機(jī)以及蓄電池均有明顯的電流變化，此時(shí)再斷開(kāi)QS3后不會(huì)使得母線停電。

在對(duì)直流系統(tǒng)21次歷史倒閘操作數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)分段倒聯(lián)絡(luò)過(guò)程中合上QS3后有18次電流變化明顯，占總數(shù)的85.7%。另外3次操作電流變化不明顯，是因?yàn)檫@幾次操作中直流母線所帶負(fù)荷很小且兩段母線負(fù)載相差不大，故電流變化不明顯。聯(lián)絡(luò)倒分段過(guò)程中合上QS2后，21次操作電流均發(fā)生了明顯變化。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)直流系統(tǒng)倒閘過(guò)程中充電機(jī)輸出電流變化進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在分段倒聯(lián)絡(luò)操作中，觀察聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)合閘前后是否發(fā)生電流變化可以輔助判斷聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)是否虛合;聯(lián)絡(luò)倒分段過(guò)程中，觀察蓄電池輸出開(kāi)關(guān)合閘前后是否發(fā)生電流變化可以輔助判斷蓄電池輸出開(kāi)關(guān)是否虛合。雖然在小部分倒閘操作中，由于母線負(fù)載小或母線負(fù)載接近而電流變化不敏感，但總體來(lái)說(shuō)該方法還是可行的，對(duì)發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)的日常運(yùn)行、檢修及維護(hù)起到一定的參考作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]韋聰穎，張波.開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)運(yùn)行及其均流技術(shù)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2004，（1）：23-26.

[2]盛春玲，段德意，劉敏，等.模塊電源及其在電源系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，（2）：12.

作者簡(jiǎn)介：

趙宇豪，男，工程師，從事水電站運(yùn)行管理工作。