蔡松津

摘 要：目前發(fā)電廠及大、中型變電站的控制回路、繼電保護裝置及其出口回路、信號回路均采用直流系統(tǒng)供電，直流系統(tǒng)的完善可靠對發(fā)電廠、變電站的安全、經(jīng)濟運行起到了至關(guān)重要的作用。直流系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，直流系統(tǒng)的兩極對地沒有電壓，大地也沒有直流電位，直流系統(tǒng)一點接地容易引起斷路器偷跳，影響設(shè)備可靠運行。文章分析了一起關(guān)于控制回路直流接地引起的跳閘事件，并就直流系統(tǒng)的特點，提出相應的風險防范措施。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)；控制回路；接地

引言

直流系統(tǒng)是發(fā)電廠和變電站的重要系統(tǒng)，是廠站內(nèi)控制回路、繼電保護裝置及其出口回路、信號回路的供電源。直流系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，系統(tǒng)兩極對地無電壓，直流系統(tǒng)發(fā)生一點接地，易導致斷路器偷跳，且一點接地后若再發(fā)生另外一點接地，可能造成直流系統(tǒng)短路中斷供電，或造成斷路器誤動或拒動，影響設(shè)備可靠運行。文章解析了一起因控制回路直流接地造成的開關(guān)偷跳事件，并結(jié)合生產(chǎn)實際提出了相應的風險防范措施。

1 #3主變變低開關(guān)503B開關(guān)跳閘事件分析

1.1 事件概述

2014年12月25日11時23分48秒，220kV某變電站#3主變變低503B開關(guān)跳閘，11點23分52秒10kV備自投裝置動作合上10kV 3BM、2BM分段532B開關(guān)，由#2主變帶10kV 3BM母線負荷。

在故障發(fā)生后，經(jīng)工作人員現(xiàn)場檢查為#3主變變低503B開關(guān)偷跳，相關(guān)設(shè)備無故障。

19時17分，經(jīng)調(diào)度令合上#3主變變低503開關(guān)，斷開10kV 3BM、2BM分段532B開關(guān)，10kV 3BM恢復正常運行方式。

1.2 現(xiàn)場檢查

1.2.1 保護動作情況檢查

現(xiàn)場檢查#3主變變低503B開關(guān)相關(guān)保護，未發(fā)現(xiàn)有保護動作跳開503B開關(guān)，檢查全站保護動作情況，只有10kV備自投裝置于503B開關(guān)跳閘后動作合上532B開關(guān)相關(guān)信號及報文。

1.2.2 10kV備自投動作情況檢查

11點23分52秒134毫秒：10kV備自投動作；

11點23分52秒437毫秒：母聯(lián)532B開關(guān)合閘；

10kV備自投動作情況與保護定值單一致。

1.2.3 503B開關(guān)控制回路檢查

檢查503B開關(guān)相關(guān)信號，只有開關(guān)分位動作及合位復歸信號，無開關(guān)合后位置復歸信號，排除遙控及就地手分開關(guān)的可能。檢查全站二次設(shè)備，無保護動作跳503B開關(guān)，排除保護誤動跳閘的可能。

保持503B開關(guān)在分閘位置檢查503B開關(guān)控制回路，發(fā)現(xiàn)503B控制電源產(chǎn)生直流偏移，正電端對地有+65V，負電端對地有-155V（該站為220V直流系統(tǒng)）。

在主變保護B屏端子排4-4CD1端子上測量操作箱至503B開關(guān)柜跳閘線圈控制電纜電位為+4V，解開端子兩側(cè)接線，分別測量內(nèi)、外部接線電位，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部線4n905電位+4V，外部線電位為0V。斷開503B控制電源空氣開關(guān)，測量4n905對地電阻為5.2歐姆，初步判斷開關(guān)控制回路存在正極接地。

進一步檢查，在操作箱背板拔掉外部接線插座，分別測量接線插座上4n905針孔及操作箱背板針腳對地絕緣正常。分析判斷其他外回路上存在接地點，通過操作箱回路導通，導致4n905端子對地絕緣降低。查看圖紙并在操作箱背板上測量相應針腳，確定操作箱內(nèi)部4n920針腳與4n905針腳相通。測量4n920操作箱背板針腳對地絕緣正常，接線插頭對地絕緣為0.5歐姆，確定接地點在操作箱4n920（端子排4-4QD7端子）外回路上（如圖2）。

4n920為保護跳503B開關(guān)跳閘輸入回路，給上控制電源解線排查解掉3B-152d/433R跳閘線后，503B開關(guān)控制電源恢復正常。斷開503B開關(guān)控制電源空氣開關(guān)測量端子內(nèi)部線4n920對地電阻絕緣正常，3B-152d/433R電纜對地電阻0.2歐姆，確定該電纜外部回路存在接地。

查找電纜牌，確認其來自穩(wěn)控裝置屏的電纜備用芯，線芯長度超過絕緣層，并與穩(wěn)控裝置屏體頂端接觸，造成線芯接地。

#3主變變低503A、503B兩分支原設(shè)計穩(wěn)控裝置跳503A、503B開關(guān)跳閘回路，因穩(wěn)控裝置接入負荷數(shù)量限制取消該回路，取消時只在穩(wěn)控裝置屏一側(cè)解掉了原穩(wěn)控裝置跳#3主變變低503A、503B開關(guān)跳閘回路，未解除對側(cè)電纜，同時穩(wěn)控裝置屏內(nèi)安全措施實施不到位，線芯觸碰屏體造成直流接地，直接導致#3主變變低503B開關(guān)跳閘輸入端子接地，開關(guān)跳閘。

2 跳閘原因分析

直流系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，直流系統(tǒng)的兩極對地沒有電壓，大地也沒有直流電位。直流絕緣監(jiān)測裝置為了能監(jiān)測直流系統(tǒng)兩極電壓和接地點，必須設(shè)置參考點，如圖1所示，R1=R2。正常情況下可認為，R1=R2，R3=R4，則電壓表的讀數(shù)為零，萬用表測量正極對地+110V，負極對地-110V。

本次電纜通過穩(wěn)控裝置屏體接地等價于在控制回路圖2所示位置發(fā)生接地，接地處4n920及與其相通的4n905電壓接近0V，直流系統(tǒng)正電由于裝置內(nèi)元器件的分壓作用降低到+65V左右，直流系統(tǒng)負電降低到-155V左右（如圖3）。

由直流饋線屏到503B開關(guān)柜和503B開關(guān)柜到主控室接地點的電纜組成的從直流系統(tǒng)負極到接地點的長電纜產(chǎn)生較大的分布式電容（等效為圖中C2）。因此在直流接地后，大電容C2兩端通過直流絕緣監(jiān)察裝置地點和直流接地點形成回路并對地放電，形成一個瞬間電流，該電流流過503B開關(guān)跳閘線圈，達到線圈動作電流從而導致503B開關(guān)跳閘。

3 風險防范措施

針對本直流接地導致的次跳閘事件的分析可以得出結(jié)論：直流系統(tǒng)接地可能導致開關(guān)跳閘，嚴重影響廠站的可靠運行。廠站運行中要嚴防直流系統(tǒng)接地現(xiàn)象。根據(jù)直流系統(tǒng)的工作方式及現(xiàn)場的實際情況，總結(jié)出以下幾點防范措施。

（1）完善的直流監(jiān)測系統(tǒng)。廠站直流系統(tǒng)為非接地運行，完善的直流監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測直流系統(tǒng)的運行情況，在直流系統(tǒng)接地的第一時間告警并篩選相應間隔，縮小接地點查找范圍。

（2）現(xiàn)場回路要同設(shè)計圖紙相對應，回路若有變更需修改圖紙，以便能夠更加快速查找并排除故障點。

（3）嚴禁交、直流電纜混用，防止直流系統(tǒng)虛接地。

（4）廠站驗收時嚴格執(zhí)行驗收規(guī)程，確保直流系統(tǒng)絕緣符合要求，對技改、反措等工作后的回路驗收應對新更換的電纜及變更的二次回路做絕緣測試。

（5）技改、擴建等項目需要解線變更回路的時候，應確保二次回路兩側(cè)解開并做好絕緣措施，必要時應將更換下的電纜全部清理，避免單側(cè)解線導致直流系統(tǒng)接地。

4 結(jié)束語

隨著電網(wǎng)發(fā)展，電力輸送可靠性要求越來越高。電網(wǎng)正朝著信息化、自動化、數(shù)字化的方向邁進。然而，千里之堤潰于蟻穴，面對龐大而復雜的電網(wǎng)，牽一發(fā)動全身的效應正慢慢凸顯。對于站內(nèi)的直流系統(tǒng)涉及到廠站的控制、監(jiān)視等諸多重要回路，雖然基礎(chǔ)卻十分重要。從上述案例分析可以看到，一根突出的電纜接地，就會導致開關(guān)跳閘進而影響供電可靠性。如何準確地監(jiān)測、反應直流系統(tǒng)的運行狀況，并在直流系統(tǒng)接地后以最快的速度排除故障，是需要我們結(jié)合生產(chǎn)實際，持續(xù)探索并不斷鉆研的一個研究方向。

參考文獻

[1]國家電力調(diào)度通信中心.國家電網(wǎng)公司繼電保護培訓教材[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2]劉學軍.繼電保護原理（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2007.