論直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障判斷及查找技術(shù)

摘 要：該文簡(jiǎn)要分析了直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障產(chǎn)生的原因及危害，并提出了解決現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)故障的措施。闡述兩套獨(dú)立運(yùn)行直流系統(tǒng)是否存在環(huán)網(wǎng)故障的判斷方法，分析環(huán)網(wǎng)故障產(chǎn)生對(duì)直流系統(tǒng)造成的影響，總結(jié)環(huán)網(wǎng)故障的處理的方法，供大家參考，以提高直流系統(tǒng)安全運(yùn)行的水平。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng) 環(huán)網(wǎng) 故障 查找 處理

中圖分類號(hào)：TM7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（c）-0047-02

在變電站電力系統(tǒng)中，為提高直流電源系統(tǒng)供電可靠性，廣州地區(qū)110 kV及以上電壓等級(jí)的變電站均采用雙充雙蓄（即兩組蓄電池及充電設(shè)備）的直流供電方式，將負(fù)荷大致平均分配給兩套獨(dú)立供電的直流系統(tǒng)。對(duì)于重要負(fù)荷，則分別從兩套直流系統(tǒng)經(jīng)空氣開關(guān)引出饋線，分別選擇一組直流系統(tǒng)進(jìn)行供電。南方電網(wǎng)公司直流系統(tǒng)規(guī)范嚴(yán)格規(guī)定兩套直流系統(tǒng)須獨(dú)立運(yùn)行，但實(shí)在際運(yùn)行中，由于設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行過程中倒負(fù)荷操作、直流系統(tǒng)絕緣降低等原因，均可能造成環(huán)網(wǎng)故障現(xiàn)象（即兩套直流系統(tǒng)存在一點(diǎn)或多點(diǎn)電氣連接），這樣給變電站電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響。

1 環(huán)網(wǎng)故障形式與危害

根據(jù)兩套直流系統(tǒng)電氣連接的性質(zhì)不同，可將環(huán)網(wǎng)故障分為：雙極環(huán)網(wǎng)、正極環(huán)網(wǎng)、負(fù)極環(huán)網(wǎng)、異極性環(huán)網(wǎng)4種類型。

（1）當(dāng)雙極環(huán)網(wǎng)故障時(shí)，當(dāng)兩套蓄電池并列運(yùn)行時(shí)，因由于制造工藝等原因，既使是同一廠家，同一批次的蓄電池，其容量和自放電率都存在差異。在相同浮充電壓情況下，必將導(dǎo)致一組蓄電池欠充電，另一組蓄電池過欠電。無論欠充電還是過充電，都將會(huì)大大縮短蓄電池的使用壽命。且因兩套直流系統(tǒng)的參數(shù)差異，可能產(chǎn)生很大的環(huán)網(wǎng)電流，當(dāng)該環(huán)網(wǎng)電流通過較小供電電纜線徑環(huán)網(wǎng)時(shí)，將會(huì)引起電纜長期過載發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)引起火災(zāi)，造成非常嚴(yán)重的后果。因兩套直流系統(tǒng)并列運(yùn)行，其中一組發(fā)生直流接地時(shí)，另一組也會(huì)發(fā)生接地故障。

（2）當(dāng)正極環(huán)網(wǎng)、負(fù)極環(huán)網(wǎng)故障時(shí)，兩套直流系統(tǒng)并列運(yùn)行即出現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障，則直流系統(tǒng)擁有2個(gè)平衡橋電阻，根據(jù)電路原理可知：這樣會(huì)降低接地的實(shí)際電阻值，使直流系統(tǒng)接地電阻值必實(shí)際接地值要小，會(huì)大大降低了接地告警靈敏度，因不能及時(shí)告警，可能使直流系統(tǒng)長期帶有接地故障運(yùn)行。

（3）當(dāng)異極性環(huán)網(wǎng)故障時(shí)，如某繼電器的電源線跨接I段母線的正極與II段母線負(fù)極之間，當(dāng)存在寄生回路或聯(lián)絡(luò)線時(shí)，該繼電器能夠正確動(dòng)作。但當(dāng)斷開某些聯(lián)絡(luò)線或拆除了寄生回路，此時(shí)需要該繼電器動(dòng)作，由于該繼電器已經(jīng)沒有工作電源，將產(chǎn)生拒動(dòng)，并在動(dòng)作瞬間造成I段母線正極接地與II段母線負(fù)極接地。

2 判斷直流環(huán)網(wǎng)故障方法

在變電站運(yùn)行的直流系統(tǒng)中判斷是否存在環(huán)網(wǎng)故障的常規(guī)方法有以下3種：

2.1 負(fù)荷電流法

變電站一般運(yùn)行情況下，直流系統(tǒng)負(fù)荷是大致均勻的分配到2段直流母線供電，充電機(jī)處在浮充狀態(tài)時(shí)，提供本段負(fù)荷電流，從幾安培至十幾安培。如果發(fā)現(xiàn)其中一段母線充電機(jī)正常負(fù)荷電流偏小或?yàn)榱?，則可以判斷為有環(huán)網(wǎng)故障，且是正負(fù)極同時(shí)直接環(huán)網(wǎng)，即電阻為零的環(huán)網(wǎng)故障。該環(huán)網(wǎng)故障大多由兩套直流系統(tǒng)同時(shí)合上空開向同一負(fù)載供電的導(dǎo)致的。

2.2 電壓調(diào)節(jié)法

可以在安全的情況下，任意調(diào)高其中一套直流系統(tǒng)充電機(jī)輸出電壓，如果另一套直流系統(tǒng)電壓隨之升高，并出現(xiàn)充電機(jī)輸出電流減少，則可判斷存在有兩極環(huán)網(wǎng)故障。如果被調(diào)高電壓的直流系統(tǒng)，正極電壓升高，而負(fù)極電壓基本不變，說明有正極環(huán)網(wǎng)；反之，負(fù)極電壓升高，而正極電壓基本不變，有正極環(huán)網(wǎng)。

2.3 直流接地法

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障告警時(shí)，如果兩套直流總是同時(shí)出現(xiàn)接地故障，則可說明存在環(huán)網(wǎng)故障。如接地極性相同，表明是同極性環(huán)網(wǎng)（包括單極和兩極環(huán)網(wǎng)），如兩段母線接地極性相反，表明為異極性環(huán)網(wǎng)故障。在變電站直流系統(tǒng)沒有發(fā)生直流接地的情況下，也可以采取人為接地方法，即在任意段母線的負(fù)極與大地之間，接入100 kΩ以上的電阻，此時(shí)，如果另外一段母線的負(fù)極對(duì)地電壓同時(shí)降低，則說明存在環(huán)網(wǎng)故障。

2.4 實(shí)時(shí)告警法

現(xiàn)在已有公司開發(fā)了專門針對(duì)環(huán)網(wǎng)故障的檢測(cè)設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)只需將兩段母線及大地接入該裝置，當(dāng)兩套直流系統(tǒng)任何地點(diǎn)發(fā)生電氣連接現(xiàn)象，都能及時(shí)檢測(cè)并告警，具有正極環(huán)網(wǎng)、負(fù)極環(huán)網(wǎng)、兩極環(huán)網(wǎng)及異極性環(huán)網(wǎng)檢測(cè)和告警功能?？纱蟠鬁p少環(huán)網(wǎng)故障運(yùn)行時(shí)間，及環(huán)網(wǎng)故障查找的難度，對(duì)預(yù)防直流系統(tǒng)的故障引起的電力系統(tǒng)事故發(fā)生，具有十分重要的作用。

以上前3種方法均需運(yùn)行運(yùn)行維護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)觀察，甚至要調(diào)節(jié)直流系統(tǒng)電壓和模擬接地故障，不但要求運(yùn)行維護(hù)人員具備一定的經(jīng)驗(yàn)，并且難以保證判斷所有的環(huán)網(wǎng)故障。即使按規(guī)定對(duì)直流系統(tǒng)定期檢查，也無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)直流系統(tǒng)出現(xiàn)的環(huán)網(wǎng)故障，環(huán)網(wǎng)故障的危害可能依然存在。因此，方法4為最好，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)環(huán)網(wǎng)故障，及時(shí)發(fā)現(xiàn)直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障。

3 環(huán)網(wǎng)故障的查找方法

3.1 回路查找法

對(duì)可能產(chǎn)生環(huán)網(wǎng)的直流支路核對(duì)標(biāo)識(shí)及圖紙回路走向等逐一排查，找出引起兩段直流環(huán)網(wǎng)的二次回路進(jìn)行查找，拉開電源后，通過通路法和搖測(cè)絕緣便可找出環(huán)網(wǎng)點(diǎn)。該方法要求檢修人員有較強(qiáng)的回路查找能力及經(jīng)驗(yàn)，較難快速查找故障。

3.2 拉路法

根據(jù)負(fù)荷的重要性，依次短時(shí)拉開直流屏所供直流負(fù)荷各回路。當(dāng)切除某一回路時(shí)環(huán)網(wǎng)故障消失，則說明故障就在該回路之內(nèi)。繼續(xù)運(yùn)用拉路法，就可以進(jìn)一步確定故障在此回路的哪一支路當(dāng)中。該方法比較直接，但是可能存在直流回路標(biāo)識(shí)不清晰而誤拉空開，造成保護(hù)或測(cè)控裝置失電的危險(xiǎn)。

3.3 便攜式儀器查找法

應(yīng)用某公司生產(chǎn)的“直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障帶電查找儀”產(chǎn)品進(jìn)行查找。將“直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障帶電查找儀”信號(hào)源（如圖1所示）接入任系統(tǒng)的一段母線，裝置檢測(cè)完系統(tǒng)狀況后，將在所有的環(huán)網(wǎng)回路加入一個(gè)特征信號(hào)，在使用手持器檢測(cè)兩段母線的所有饋線支路，并記錄下環(huán)網(wǎng)故障饋線支路，確定環(huán)網(wǎng)支路后再分級(jí)查找。該方法具有可以快速定位故障，有效避免上述兩種方法的缺點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，值得推廣使用。

4 直流環(huán)網(wǎng)處理故障方法

（1）對(duì)于兩段母線中，給同一負(fù)載供電的環(huán)網(wǎng)支路，直接斷開其中一個(gè)空開，即可解除該環(huán)網(wǎng)。

（2）對(duì)于兩段母線中，給不同負(fù)載供電的環(huán)網(wǎng)支路，從接信號(hào)源的母線中的環(huán)網(wǎng)支路開始向負(fù)載方向查找環(huán)網(wǎng)點(diǎn)，當(dāng)環(huán)網(wǎng)信號(hào)流向另一段母線時(shí)，即為環(huán)網(wǎng)故障點(diǎn)。對(duì)照?qǐng)D紙?jiān)撠?fù)荷屬于那段母線就將其接回所屬母線。

（3）對(duì)于查出是寄生回路，將其拆除即可。

5 結(jié)語

綜上所述，變電運(yùn)行維護(hù)部門必須要充分的認(rèn)識(shí)到直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障存在對(duì)直流系統(tǒng)帶來的影響及危害，在日常運(yùn)行和檢修工作中要嚴(yán)格執(zhí)行南方電網(wǎng)公司的運(yùn)行管理規(guī)范，嚴(yán)把審圖及驗(yàn)收關(guān)，杜絕在新建、擴(kuò)建或技術(shù)改造的施工過程造成直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)的情況出現(xiàn)，一旦在維護(hù)或消缺中發(fā)現(xiàn)直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)應(yīng)及時(shí)查找并解除，建議在直流系統(tǒng)安裝環(huán)網(wǎng)告警裝置做到直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障產(chǎn)生時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，以便快速處理。

參考文獻(xiàn)

[1]何郁，漆柏林.直流接地引起斷路器跳閘的原因分析及對(duì)策[J].繼電器，2001，29（11）：50—51.

[2]李冬輝，蔡旭，鄒寶蘭.微機(jī)直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)視裝置及測(cè)量方法的研究[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2000，14（3）：37—39.

[3]蔡旭.直流系統(tǒng)接地故障檢測(cè)新原理及裝置[J].華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，25（1）：96—100.

[4]李立偉，鄒積巖.直流系統(tǒng)接地電阻檢測(cè)儀的研究與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)控技術(shù)，2002，21（10）：27—29.

[5]蘇鳳飛，郗纏琦，古育賢.變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行的改進(jìn)措施[J].陜西電力，2009，37（9）：68-71.

[6]徐林峰，徐玉鳳，張曼詩.繼電器線圈接地故障現(xiàn)象分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008，36（17）：84-86.