交流電源竄入直流系統(tǒng)解決方案及具體實(shí)施

朱軍 潘婷婷

摘 要：在變電站的運(yùn)行中，交流電源竄入直流系統(tǒng)事件屢屢發(fā)生，對(duì)繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置及直流系統(tǒng)接入的設(shè)備造成較大的破壞。文章就解決這一問(wèn)題提出具體方案，通過(guò)在不具備檢測(cè)交流電源竄入直流系統(tǒng)的電氣設(shè)備上加裝監(jiān)測(cè)裝置，得以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)交流電竄入直流系統(tǒng)，進(jìn)而對(duì)預(yù)防設(shè)備損壞、人身傷害、大面積停電事故發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞：交流竄入直流；危害；解決方案；具體實(shí)施

1 交流電源竄入直流系統(tǒng)的危害

直流電源是電力系統(tǒng)的重要組成部分，主要由整流裝置將交流電源變換為繼電保護(hù)及自動(dòng)控制裝置需要的直流電源，并和蓄電池組成一個(gè)相互備用的直流系統(tǒng)。正常運(yùn)行的直流系統(tǒng)和交流系統(tǒng)是相互不連通的，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于一個(gè)屏柜內(nèi)既有交流電又有直流電，供電線纜又較長(zhǎng)，交直流端子相隔較近，因誤接線、絕緣降低等原因造成交流電源竄入直流系統(tǒng)，帶來(lái)以下危害：（1）引發(fā)直流系統(tǒng)金屬性接地，絕緣監(jiān)測(cè)裝置工作異常。（2）引起廠站系統(tǒng)監(jiān)控裝置誤發(fā)大量告警信息，而且頻繁刷新。（3）引起繼電保護(hù)裝置保護(hù)出口中間繼電器誤動(dòng)、尤其是變壓器非電量保護(hù)誤動(dòng)或引發(fā)直流熔絲熔斷造成全站保護(hù)拒動(dòng)事故。以往國(guó)內(nèi)發(fā)生的事故：2005年10月25日13時(shí)52分，內(nèi)蒙古某發(fā)電公司發(fā)生一起因外委的設(shè)備維護(hù)人員在消除缺陷時(shí)，誤將交流電接入機(jī)組保護(hù)直流系統(tǒng)，造成運(yùn)行中的三臺(tái)機(jī)、500kV兩臺(tái)聯(lián)絡(luò)變壓器全部跳閘、全廠停電的重大設(shè)備事故。2011年8月19日，陜西某330kV變電站兩臺(tái)主變高壓側(cè)斷路器交流電竄入直流系統(tǒng)I段母線后，在330kV斷路器操作箱屏主變非電量出口中間繼電器與電纜對(duì)地等效電容之間形成分壓，主跳回路中間繼電器動(dòng)作，兩臺(tái)主變高壓側(cè)斷路器相繼跳閘，110kV母線失壓，導(dǎo)致其饋供的15座110kV變電站失壓，其中包括2座110kV鐵路牽引站。

2 交流電源竄入直流系統(tǒng)的解決方案

為防止交流電源竄入直流系統(tǒng)引發(fā)保護(hù)誤動(dòng)，拒動(dòng)以及廠站全停的惡性事故發(fā)生，2012年3月國(guó)家電網(wǎng)公司制定的《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》（修訂版）中的第五項(xiàng)“防止變電站全站停電及重要客戶停電事故”中5.1.1.18.3明確了“新建或改造的變電站，直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置，應(yīng)具備交流竄直流故障的測(cè)記和報(bào)警功能。原有的直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置，應(yīng)逐步進(jìn)行改造，使其具備交流竄直流故障的測(cè)記和報(bào)警功能?！比绾畏乐菇涣麟娫锤Z入直流系統(tǒng)、減小其給系統(tǒng)帶來(lái)的危險(xiǎn)是各運(yùn)行單位需要解決的問(wèn)題，但目前直流系統(tǒng)中沒(méi)有檢測(cè)交流竄入專(zhuān)用設(shè)備，一旦出現(xiàn)類(lèi)似問(wèn)題，電網(wǎng)安全運(yùn)行收到極大威脅。為確保第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)交流電源竄入直流系統(tǒng)，國(guó)網(wǎng)蕪湖供電公司在220kV變電站實(shí)際運(yùn)行中采用加裝IPM-JY-AC交流竄入檢測(cè)模塊的辦法來(lái)滿足電網(wǎng)安全運(yùn)行的要求。加裝此檢測(cè)模塊不用更改原來(lái)設(shè)備結(jié)構(gòu)，對(duì)原有系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生寄生回路、無(wú)不良影響，僅需在一段直流母線增加一個(gè)檢測(cè)模塊即可。能快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)解決，將變電站運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

3 交流竄入直流系統(tǒng)檢測(cè)方案具體實(shí)施

3.1 模塊功能

IPM-JY-AC交流竄入檢測(cè)模塊主要用于電力電源系統(tǒng)中直流母線對(duì)地交流電壓的檢測(cè)。具體功能如下：

3.1.1 模擬量檢測(cè)：檢測(cè)正、負(fù)母線對(duì)地交流電壓（50HZ）。

3.1.2 告警輸出：若正、負(fù)母線對(duì)地交流電壓超過(guò)告警門(mén)限，則產(chǎn)生告警并驅(qū)動(dòng)干接點(diǎn)繼電器動(dòng)作。

3.1.3 通訊功能：與上級(jí)監(jiān)控通訊，上送模擬量和告警量數(shù)據(jù)，并接受監(jiān)控設(shè)置命令（設(shè)置交流竄入告警門(mén)限），通訊協(xié)議為MODBUS。

3.2 工作原理

IPM-JY-AC交流竄入檢測(cè)模塊基本工作原理是提取直流母線上交流分量，進(jìn)行交流電壓測(cè)量，測(cè)得的交流分量與告警門(mén)限進(jìn)行比較。超出交流竄入門(mén)限輸出告警。

3.3 接線方式

IPM-JY-AC交流竄入檢測(cè)模塊接線方式如圖1所示。

3.4 檢測(cè)報(bào)警

當(dāng)直流正、直流負(fù)中竄入交流電源并超過(guò)設(shè)定門(mén)限值，通過(guò)MODBUS規(guī)約接入第三方監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將竄入交流伏數(shù)及時(shí)通知變電站變電運(yùn)維人員，還可通過(guò)硬接點(diǎn)上傳信號(hào)至第三方監(jiān)控系統(tǒng)并報(bào)警。

3.5 功能校驗(yàn)

將220V左右的交流電壓通過(guò)一個(gè)金膜電容（1uF/400V）接入J2端子的KM+與PE，或者KM-與PE間，其中N線接PE，見(jiàn)圖2。用萬(wàn)用表交流檔測(cè)量KM+與PE（或者KM-與PE）間的交流電壓，若大于10V，則交流竄入檢測(cè)模塊告警燈會(huì)亮，且干接點(diǎn)繼電器會(huì)動(dòng)作。

為避免試驗(yàn)時(shí)誤將交流電源的L線接地，最好選擇逆變電源的一路試驗(yàn)（跟站用380電源隔離）。當(dāng)不容易區(qū)分220V交流電源的L和N時(shí)，可在N線和PE間也串入一個(gè)1uF/400V的金膜電容，見(jiàn)圖3。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷提升，人們對(duì)電力供電可靠性的要求也日益趨向嚴(yán)格。作為電力系統(tǒng)中保護(hù)與控制用的直流系統(tǒng)，在變電站中不僅需要作為相關(guān)斷路器與刀閘的控制電源，同時(shí)還要作為微機(jī)保護(hù)的供電電源與動(dòng)力電源。因此，在保證直流系統(tǒng)有專(zhuān)門(mén)一套監(jiān)測(cè)母線絕緣的裝置外，還要求直流系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中不允許接地或者接入其他接地性質(zhì)的外電源。變電二次運(yùn)檢人員必須保證直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行以提高繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行可靠性。

參考文獻(xiàn)

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