電力系統(tǒng)交直流斷線信號分析與處理

山東青島供電公司 吳子雙 管春偉 曹雪青 龍 云 于宏偉 郭得勝

1 引言

隨著智能化變電站建設(shè)的不斷深入，電力系統(tǒng)二次回路不斷增多，在信號方面也不斷更新，這使得變電站異常處理工作更加復(fù)雜。而交直流斷線信號是變電站常見異常信號之一，而該異常也會對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行造成嚴重影響。

如何在二次回路不斷復(fù)雜的前提下，快速判斷異常原因，準確利用消缺辦法，避免異常進一步發(fā)展，是目前變電站管理的一項重要工作。

本文對交直流斷線信號的分類、成因、異常影響和處理方法進行了分析和總結(jié)，為電力系統(tǒng)中對該信號的判斷提供了借鑒，對迅速完成異常信號處理具有較好的指導(dǎo)意義。

2 電力系統(tǒng)交直流斷線信號的分類與原因

2.1 交直流斷線信號的分類

交直流斷線信號在不同變電站中雖然有不同的表現(xiàn)形式，但主要有以下類別：

交直流斷線分為交流斷線和直流斷線。

交流斷線又分為電壓互感器二次回路斷線、電流互感器二次回路斷線、加熱電源回路斷線以及閉鎖電源回路斷線等。

出現(xiàn)以上異常時，電力系統(tǒng)會發(fā)出PT斷線、CT斷線、直流回路斷線、交流回路斷線或直接發(fā)交直流斷線信號。

2.2 交直流斷線信號產(chǎn)生原因及象征

交直流斷線信號的發(fā)出主要是因為電力系統(tǒng)發(fā)生了交流二次回路或直流二次回路的斷線故障。下面就該信號的成因進行分析。

根據(jù)前述分類，交流斷線信號的產(chǎn)生原因：

（1）電壓互感器二次回路斷線，可能是二次接線排端子松動、線路接觸不良、回路斷線、斷路器或隔離開關(guān)輔助觸點接觸不良、熔斷器熔斷、二次回路開關(guān)斷開或接觸不良等。

（2）電流互感器回路斷線，電流互感器二次側(cè)開路。

（3）加熱電源回路斷線，加熱電源回路空氣開關(guān)跳開、二次接線松動或接觸不良等。

（4）閉鎖電源回路斷線，閉鎖電源回路空氣開關(guān)跳開、二次接線松動或接觸不良等。

直流回路斷線原因：

（1）直流斷線或電壓降低。

（2）整流裝置損壞。

（3）接線松動，接觸不好，似接非接。

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3.1 交流斷線可能后果

3.1.1 電壓互感器二次回路斷線

電壓互感器用于電力系統(tǒng)的計量和保護，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行起重要作用。

電壓互感器二次回路斷線時，將造成PT二次側(cè)電壓量降低，與電壓量有關(guān)的保護裝置將受到影響，為了解決保護裝置誤動問題，目前大多的保護裝置都裝有斷線閉鎖裝置，在保護裝置閉鎖期間，將造成保護靈敏性降低。

電壓互感器二次回路斷線在電力調(diào)度控制中心監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)出以下異常信號：主變保護PT斷線、二次回路開關(guān)跳閘告警、線路保護PT斷線、保護斷線閉鎖裝置動作或保護裝置故障信號；此外，在一次系統(tǒng)中，與該PT相關(guān)的電壓表遙測值降為零，功率表遙測降為零，電能表遙測異常等。

3.1.2 電流互感器二次回路開路

電流互感器一次側(cè)與一次設(shè)備相串聯(lián)，當二次側(cè)開路時，二次回路無法構(gòu)成一個封閉的電氣回路，造成二次側(cè)電流為零，而此時電流互感器一次側(cè)繞組電流保持不變，從合成磁場的角度考慮，由于失去了二次回路磁通的去磁效應(yīng)，互感器鐵心中的合成磁通較正常情況下的磁通急劇增加，以致鐵心達到飽和。根據(jù)麥克斯韋定律，急劇變化的磁通在二次繞組中產(chǎn)生高電壓，將會造成二次側(cè)絕緣擊穿，人身觸電事故的發(fā)生。

電流互感器二次回路開路，在電力調(diào)度控制中心監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)出以下異常信號：零序電流保護啟動、負序電流保護啟動（或信號頻繁動作復(fù)歸或現(xiàn)場人員無法復(fù)歸）；主變差動保護啟動、母線差動保護啟動；一次系統(tǒng)圖中與之相關(guān)的電流遙測值減小到零；有功、無功功率遙測值降低，電能表走得慢。此外，現(xiàn)場設(shè)備在開路處可能有火花或冒煙等現(xiàn)象，電流互感器有較大嗡嗡聲等。

以上故障象征不一定同時產(chǎn)生，監(jiān)控和現(xiàn)場人員需要綜合進行判斷，具體出現(xiàn)哪些異常信號的現(xiàn)象與二次繞組所帶負荷和開路點的位置有關(guān)。

3.1.3 加熱電源回路斷線

加熱電源供給開關(guān)柜內(nèi)加熱器，起到加熱除濕，防止柜內(nèi)濕度過大影響電氣設(shè)備運行的作用。

如果加熱電源消失，加熱器停止工作，一旦柜內(nèi)濕度過大造成水滴凝結(jié)，可能造成端子排線路短路，保護裝置異常、誤動等嚴重后果。

3.1.4 閉鎖電源回路斷線

高壓開關(guān)柜的“閉鎖”功能是保證電力設(shè)備和系統(tǒng)安全運行、確保設(shè)備和人身安全、防止誤操作的重要技術(shù)措施。

閉鎖電源回路斷線造成閉鎖電源消失，閉鎖裝置、電磁鎖等失電，閉鎖裝置將發(fā)生異常，造成倒閘操作無法進行或閉鎖開放，易發(fā)生誤操作等嚴重后果。

3.2 直流二次回路斷線后果

直流系統(tǒng)為變電站一二次設(shè)備的控制回路、信號回路、繼電保護裝置、自動裝置及事故照明設(shè)備提供直流電源。它還為倒閘操作中開關(guān)和刀閘提供可靠的操作電源。

直流系統(tǒng)二次回路斷線，將會導(dǎo)致繼電保護裝置失去電源、設(shè)備操作電源失壓或信號回路及監(jiān)視裝置失靈，導(dǎo)致繼電保護裝置失靈、斷路器拒動擴大停電范圍，在倒閘操作中開關(guān)和刀閘無法操作，影響電網(wǎng)停送電操作的及時率，嚴重威脅電力系統(tǒng)安全可靠運行。

4 交直流斷線處理方法

4.1 交流斷線處理方法

4.1.1 電壓互感器二次回路斷線

1）監(jiān)控人員通過監(jiān)控系統(tǒng)為現(xiàn)場運行人員提供異常信號，現(xiàn)場人員查找信號和故障象征，判斷電壓互感器斷線回路出現(xiàn)的相別。

2）若為保護二次電壓斷線時，現(xiàn)場運行人員立即匯報當值調(diào)度人員，申請停用受影響的保護裝置，同時斷開其出口回路壓板，對于采用單套保護的裝置，調(diào)度人員根據(jù)情況調(diào)整運行方式，防止斷路器誤跳閘損失負荷，影響用戶的正常供電。如儀表回路斷線，應(yīng)注意對電能計量的影響。

3）確定故障點采用萬用表交流電壓檔測量二次回路電壓，根據(jù)電壓指示來找出故障點并予以處理。

4）電壓互感器二次回路開關(guān)跳閘或二次熔斷器熔斷，此種情況應(yīng)考慮短路故障造成的過電流引起開關(guān)跳閘和熔絲熔斷。在排查二次回路短路點時，可在二次電源及正常觸點斷開后，分區(qū)分段用萬用表電阻檔測量相間及相對地間的電阻，相互比較來判斷。如未查出故障點，在匯報當值調(diào)度將有關(guān)可能誤動的保護（距離或低阻抗等）停用后，現(xiàn)場人員采用分段試送逐段確定故障范圍。

4.1.2 電流互感器回路斷線

1）監(jiān)控人員通過監(jiān)控系統(tǒng)為現(xiàn)場運行人員提供異常信號，現(xiàn)場人員根據(jù)故障現(xiàn)象判斷二次開路回路出現(xiàn)的相別。如果是二次繞組開路影響相關(guān)的保護裝置，現(xiàn)場運行人員立即匯報當值調(diào)度人員，申請停用可能誤動的保護。

2）觀察由開路繞組供電的二次回路設(shè)備（繼電器、儀表、端子排等）有無放電、冒煙等明顯的故障象征。

3）如果無明顯的故障，現(xiàn)場人員可用絕緣工具（如驗電器等）輕輕碰觸、按壓接線端子等部位，觀察有無松動、冒火或信號動作等異?，F(xiàn)象。在進行這一檢查時，必須使用相應(yīng)電壓等級且電氣合格且在有效期限內(nèi)的絕緣安全用具（如戴絕緣手套等）。

4.1.3 加熱、閉鎖電源回路斷線

1）到現(xiàn)場仔細觀察失電范圍及現(xiàn)象。

2）仔細查看二次接線圖，沿失電回路查找是否有空氣開關(guān)跳開。

3）利用萬用表沿回路測量，查找斷線位置，縮小查找范圍。

4）檢查故障范圍內(nèi)接線端子是否有松動、斷線。

4.2 直流斷線處理方法

發(fā)生直流斷線時，可測量電壓（電位）來檢查直流回路斷線點。用直流電壓表沿有關(guān)回路檢查有無電壓。如果有電壓，應(yīng)檢查該點對地電位的正負來判斷具體斷線點。為了防止檢測中直流回路短路或接地，可能使某些保護誤動。檢查電壓要用內(nèi)阻較高的直流電壓表。

5 結(jié)語

本文對電力系統(tǒng)的交直流斷線信號的產(chǎn)生、影響及處理方法進行了分析和總結(jié)。對現(xiàn)場工作中判斷、處理交直流斷線信號具有參考價值。

[1]張希泰,陳康龍.二次回路識圖及故障查找與處理[D].中國水利水電出版社,北京:2011.