一起控制回路直流接地引起的主變變低開關(guān)跳閘事件分析及風(fēng)險(xiǎn)防范措施

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(hù)裝置及其出口回路、信號(hào)回路均采用直流系統(tǒng)供電，直流系統(tǒng)的完善可靠對(duì)發(fā)電廠、變電站的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(duì)地沒有電壓，大地也沒有直流電位，直流系統(tǒng)一點(diǎn)接地容易引起斷路器偷跳，影響設(shè)備可靠運(yùn)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(diǎn)，提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)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(hù)裝置及其出口回路、信號(hào)回路的供電源。直流系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，系統(tǒng)兩極對(duì)地?zé)o電壓，直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地，易導(dǎo)致斷路器偷跳，且一點(diǎn)接地后若再發(fā)生另外一點(diǎn)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(dòng)或拒動(dòng)，影響設(shè)備可靠運(yùn)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(shí)際提出了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)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(shí)23分48秒，220kV某變電站#3主變變低503B開關(guān)跳閘，11點(diǎn)23分52秒10kV備自投裝置動(dòng)作合上10kV 3BM、2BM分段532B開關(guān)，由#2主變帶10kV 3BM母線負(fù)荷。

在故障發(fā)生后，經(jīng)工作人員現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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(fù)正常運(yùn)行方式。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)檢查

1.2.1 保護(hù)動(dòng)作情況檢查

現(xiàn)場(chǎng)檢查#3主變變低503B開關(guān)相關(guān)保護(hù)，未發(fā)現(xiàn)有保護(hù)動(dòng)作跳開503B開關(guān)，檢查全站保護(hù)動(dòng)作情況，只有10kV備自投裝置于503B開關(guān)跳閘后動(dòng)作合上532B開關(guān)相關(guān)信號(hào)及報(bào)文。

1.2.2 10kV備自投動(dòng)作情況檢查

11點(diǎn)23分52秒134毫秒：10kV備自投動(dòng)作；

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

10kV備自投動(dòng)作情況與保護(hù)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(hào)，只有開關(guān)分位動(dòng)作及合位復(fù)歸信號(hào)，無開關(guān)合后位置復(fù)歸信號(hào)，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(hù)動(dòng)作跳503B開關(guān)，排除保護(hù)誤動(dòng)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(duì)地有+65V，負(fù)電端對(duì)地有-155V（該站為220V直流系統(tǒng)）。

在主變保護(hù)B屏端子排4-4CD1端子上測(cè)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(cè)量?jī)?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(cè)量4n905對(duì)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(jìn)一步檢查，在操作箱背板拔掉外部接線插座，分別測(cè)量接線插座上4n905針孔及操作箱背板針腳對(duì)地絕緣正常。分析判斷其他外回路上存在接地點(diǎn)，通過操作箱回路導(dǎo)通，導(dǎo)致4n905端子對(duì)地絕緣降低。查看圖紙并在操作箱背板上測(cè)量相應(yīng)針腳，確定操作箱內(nèi)部4n920針腳與4n905針腳相通。測(cè)量4n920操作箱背板針腳對(duì)地絕緣正常，接線插頭對(duì)地絕緣為0.5歐姆，確定接地點(diǎn)在操作箱4n920（端子排4-4QD7端子）外回路上（如圖2）。

4n920為保護(hù)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(fù)正常。斷開503B開關(guān)控制電源空氣開關(guān)測(cè)量端子內(nèi)部線4n920對(duì)地電阻絕緣正常，3B-152d/433R電纜對(duì)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(rèn)其來自穩(wěn)控裝置屏的電纜備用芯，線芯長(zhǎng)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(jì)穩(wěn)控裝置跳503A、503B開關(guān)跳閘回路，因穩(wěn)控裝置接入負(fù)荷數(shù)量限制取消該回路，取消時(shí)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(duì)側(cè)電纜，同時(shí)穩(wěn)控裝置屏內(nèi)安全措施實(shí)施不到位，線芯觸碰屏體造成直流接地，直接導(dǎo)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(duì)地沒有電壓，大地也沒有直流電位。直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置為了能監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)兩極電壓和接地點(diǎn)，必須設(shè)置參考點(diǎn)，如圖1所示，R1=R2。正常情況下可認(rèn)為，R1=R2，R3=R4，則電壓表的讀數(shù)為零，萬用表測(cè)量正極對(duì)地+110V，負(fù)極對(duì)地-110V。

本次電纜通過穩(wěn)控裝置屏體接地等價(jià)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(fù)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(diǎn)的電纜組成的從直流系統(tǒng)負(fù)極到接地點(diǎn)的長(zhǎng)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(diǎn)和直流接地點(diǎn)形成回路并對(duì)地放電，形成一個(gè)瞬間電流，該電流流過503B開關(guān)跳閘線圈，達(dá)到線圈動(dòng)作電流從而導(dǎo)致503B開關(guān)跳閘。

3 風(fēng)險(xiǎn)防范措施

針對(duì)本直流接地導(dǎo)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(dǎo)致開關(guān)跳閘，嚴(yán)重影響廠站的可靠運(yùn)行。廠站運(yùn)行中要嚴(yán)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(chǎng)的實(shí)際情況，總結(jié)出以下幾點(diǎn)防范措施。

（1）完善的直流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。廠站直流系統(tǒng)為非接地運(yùn)行，完善的直流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)的運(yùn)行情況，在直流系統(tǒng)接地的第一時(shí)間告警并篩選相應(yīng)間隔，縮小接地點(diǎn)查找范圍。

（2）現(xiàn)場(chǎng)回路要同設(shè)計(jì)圖紙相對(duì)應(yīng)，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(diǎn)。

（3）嚴(yán)禁交、直流電纜混用，防止直流系統(tǒng)虛接地。

（4）廠站驗(yàn)收時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行驗(yàn)收規(guī)程，確保直流系統(tǒng)絕緣符合要求，對(duì)技改、反措等工作后的回路驗(yàn)收應(yīng)對(duì)新更換的電纜及變更的二次回路做絕緣測(cè)試。

（5）技改、擴(kuò)建等項(xiàng)目需要解線變更回路的時(shí)候，應(yīng)確保二次回路兩側(cè)解開并做好絕緣措施，必要時(shí)應(yīng)將更換下的電纜全部清理，避免單側(cè)解線導(dǎo)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(dòng)化、數(shù)字化的方向邁進(jìn)。然而，千里之堤潰于蟻穴，面對(duì)龐大而復(fù)雜的電網(wǎng)，牽一發(fā)動(dòng)全身的效應(yīng)正慢慢凸顯。對(duì)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(huì)導(dǎo)致開關(guān)跳閘進(jìn)而影響供電可靠性。如何準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)、反應(yīng)直流系統(tǒng)的運(yùn)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(shí)際，持續(xù)探索并不斷鉆研的一個(gè)研究方向。

參考文獻(xiàn)

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