直流系統(tǒng)饋線環(huán)網(wǎng)檢測方法實(shí)例分析

董升,陳文通,趙壽生,方旭光,吳杰清，周彪

(國網(wǎng)金華供電公司變電檢修室，浙江 金華 321000)

直流系統(tǒng)饋線環(huán)網(wǎng)檢測方法實(shí)例分析

董升,陳文通,趙壽生,方旭光,吳杰清，周彪

(國網(wǎng)金華供電公司變電檢修室，浙江 金華 321000)

直流系統(tǒng)發(fā)生環(huán)網(wǎng)時，會引起保護(hù)裝置拒動或誤動；文章探究了直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障發(fā)生的原因及其帶來的危害，論述了變電所采用的降壓法、拉路法以及接地電阻法三種直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障檢測方法。結(jié)合某220kV變電所一起直流系統(tǒng)饋線環(huán)網(wǎng)故障實(shí)例，通過電壓變化特性判斷故障產(chǎn)生的原因，確認(rèn)是由于直流饋電屏II上支路環(huán)網(wǎng)所引起，實(shí)例具有一定代表性。

直流系統(tǒng)；電壓異常；接地故障；接地電阻

1 引言

直流系統(tǒng)是為電力設(shè)備提供直流電源的電源設(shè)備。當(dāng)外部交流電發(fā)生中斷時，直流系統(tǒng)中的蓄電池作為后備電源，保證繼續(xù)提供直流電源。

目前，國內(nèi)外關(guān)于直流饋線環(huán)網(wǎng)故障檢測方法實(shí)例分析研究較少，有必要結(jié)合變電站現(xiàn)場實(shí)際情況探究與分析直流饋線環(huán)網(wǎng)故障檢測方法。

2 直流饋線環(huán)網(wǎng)現(xiàn)象原因探究

根據(jù)變電所現(xiàn)場情況統(tǒng)計，發(fā)生直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障現(xiàn)象的原因如下：

(1)原先只有一套直流系統(tǒng)，再增加一套直流系統(tǒng)時，分配給新建直流系統(tǒng)的負(fù)荷仍與原直流系統(tǒng)有電氣相連；

(2)在新建、擴(kuò)建或技術(shù)改造的施工過程中，將負(fù)荷的電源線同時接入兩套直流系統(tǒng),形成寄生回路；

(3)運(yùn)行維護(hù)人員倒負(fù)荷操作時，須先同時合上給同一負(fù)荷供電的II段母線的空氣開關(guān)后，再斷開其中一路空氣開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)將某些負(fù)荷從一段母線轉(zhuǎn)移到另一段母線。但實(shí)際操作過程中未斷開其中一路空氣開關(guān)，致使兩套直流系統(tǒng)并列運(yùn)行。

3 直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障危害

(1)縮短蓄電池的壽命；

(2)引起絕緣監(jiān)測裝置誤動或拒動；

(3)引起直流系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)；

(4)降低絕緣監(jiān)測裝置監(jiān)測接地故障的靈敏性。

4 直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)檢測方法分析

4.1 降壓法

首先拉開1#充電屏全部合閘模塊，采用調(diào)整硅鏈的方式降低直流系統(tǒng)I段控制母線電壓。調(diào)整前直流系統(tǒng)I段控制母線電壓為218.4V，逐級調(diào)整，每級電壓調(diào)整幅度為3V，調(diào)整時仔細(xì)觀察I、II段母線電壓變化情況，防止由于I、II段母線存在環(huán)路現(xiàn)象時控制母線電壓下降過快，導(dǎo)致II段母線失壓。繼續(xù)降低I段控制母線電壓至203.4V。此時，直流饋電屏I段控制母線電壓為203.4V，直流饋電屏II段控制母線電壓為218.4V。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，直流系統(tǒng)I段控制母線電壓下降時II段控制母線電壓未發(fā)生變化，說明直流系統(tǒng)II段控制母線電壓不受I段控制母線電壓下降的影響。

但是此方法只能檢測I、II段正、負(fù)母線都環(huán)網(wǎng)的情況，對于I、II段母線正電源連通、負(fù)電源不連通或者正電源不連通、負(fù)電源連通的情況，此方法存在一定的局限性。

4.2 拉路法

此方法需要變電所全停，一般情況下無法實(shí)施。

(1)檢查直流分電屏I、II段母線是否存在環(huán)路現(xiàn)象。試驗(yàn)人員拉開直流分電屏I段電源II路進(jìn)線電源空開，用萬用表測量I段電源I、II路進(jìn)線電源空開對地電壓，結(jié)果顯示I路有電，II路失電，II路進(jìn)線電源空開正對地電壓、負(fù)正對地電壓均為零。試驗(yàn)人員拉開直流分電屏II段電源II路進(jìn)線電源空開，用萬用表測量II段電源I、II路進(jìn)線電源空開對地電壓，結(jié)果顯示I路有電，II路失電，II路進(jìn)線電源空開正對地電壓、負(fù)正對地電壓均為零。

試驗(yàn)結(jié)果表明，直流分電屏I、II段進(jìn)線電源空開上端頭分列，但是不能保證繼電保護(hù)裝置電源之間無環(huán)路或寄生回路現(xiàn)象存在。

(2)檢查直流饋電屏I、II段支路是否存在環(huán)路現(xiàn)象。

檢修人員檢查核對直流饋電屏I、II段母線上均有的且處于合閘位置的支路空開，共有7對，如表1所示。

表1 直流饋電屏I、II段母線支路電源空開

4.3 接地電阻法

檢修人員利用接地電阻法檢測直流系統(tǒng)I、II段母線是否存在環(huán)路現(xiàn)象。接地電阻法利用WZJD-6A/01型微機(jī)直流系統(tǒng)接地監(jiān)測儀中不平衡電橋法進(jìn)行檢測，接地電阻R1、R2為20kΩ，均接在控制母線負(fù)極上。

平衡電橋法檢測優(yōu)點(diǎn)是檢測速度快，能實(shí)時檢測正、負(fù)母線對地電壓；缺點(diǎn)是檢測相對誤差大，且不能檢測正、負(fù)母線絕緣同時等同下降的情況。

不平衡電橋法檢測原理(見圖1)：正負(fù)母線電壓超過投切電壓時，通過絕緣主控盒主機(jī)內(nèi)部控制軟開關(guān)K1、K2的分合，形成不平衡橋。先正投切，斷開K2，合上K1，測出此時正對地電壓U1+，負(fù)對地電壓U1-；再負(fù)投切，斷開K1，合上K2，測出此時正對地電壓U2+，負(fù)對地電壓U2-。通過解方程組(1)、(2)可以計算出正對地電阻Rx、負(fù)對地電阻Ry。

(1)

(2)

不平衡電橋法優(yōu)點(diǎn)是檢測精度高，且能實(shí)時檢測正、負(fù)母線絕緣同時等同下降的情況；缺點(diǎn)是受接地電容影響大，監(jiān)測速度慢。

圖1 I、II段母線不平衡電橋法檢測原理圖

4.4 檢測過程

試驗(yàn)時，主要分為以下幾步：

(1)將直流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)設(shè)定為：母聯(lián)開關(guān)在分閘位置，I、II段直流饋電屏分列運(yùn)行；

(2)檢查直流饋電屏II段上處于合閘位置的各個支路空開電源，并記錄下來處于合閘位置的各個支路空開電源名稱。測量此時I、II段直流饋電屏控制母線正對地電壓、負(fù)對地電壓，其中，控母I段正對地電壓U1正=112V，U1負(fù)=106.4V；控母II段正對地電壓U2正=113.1V，U2負(fù)=105.3V，此時檢查不出直流系統(tǒng)I、II段母線是否存在環(huán)路或寄生回路現(xiàn)象；

(3)合上模擬接地I段空開電源(此空開電源合上后，表示直流系統(tǒng)負(fù)母線與大地經(jīng)過一個小電阻相連接)；測量此時I、II段直流饋電屏控制母線正對地電壓、負(fù)對地電壓，其中，控母I段正對地電壓U1正=162.1V，U1負(fù)=56.3V；控母II段正對地電壓U2正=159.6V，U2負(fù)=59.8V。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，此時I、II段直流饋電屏控制母線有支路存在環(huán)路或寄生回路現(xiàn)象，需要分別拉支路來查找具體是哪一路支路。

(4)拉開直流饋電屏II段上處于合閘位置的所有支路空開電源(此時，模擬接地I段空開電源仍處于合閘位置)，測量I、II段直流饋電屏控制母線正對地電壓、負(fù)對地電壓，測量此時I、II段直流饋電屏控制母線正對地電壓、負(fù)對地電壓，其中，控母I段正對地電壓U1正=161.3V，U2負(fù)=57.1V；控母II段正對地電壓U2正=113.1V，U2負(fù)=105.3V，發(fā)現(xiàn)II段控制母線正對地電壓、負(fù)對地電壓未發(fā)生變化。由此可以確定，原先處于合閘位置的支路空開電源中某一支路確實(shí)存在環(huán)路或寄生回路現(xiàn)象。

(5)逐個合上原來處于合閘位置的各個支路空開電源，并用萬用表分別測量合上各個支路上的控制母線正對地電壓、負(fù)對地電壓，測量結(jié)果如表2所示。

表2 合上II段控母各支路空開電源時母線 正對地電壓、負(fù)對地電壓

而對于各支路空開電源的正負(fù)對地電壓情況如下：

拉開該空開時II段控母電壓正對地電壓為113.1V；拉開該空開時II段控母電壓負(fù)對地電壓為105.3 V；I段控母電壓正對地電壓為161.2V；I段控母電壓負(fù)對地電壓為57.2V。

5 結(jié)論

(1)合上模擬接地I段空開，I段控制母線正對地電壓為161.2V，負(fù)對地電壓為57.2V，此時I段控制母線發(fā)生負(fù)極絕緣下降現(xiàn)象；

(2)拉開直流饋電屏II上各個支路空開電源時II段控母正對地電壓為113.1V，負(fù)對地電壓為105.3V，此時II段控制母線未發(fā)生負(fù)極絕緣下降現(xiàn)象，表明此時直流系統(tǒng)I、II段母線不存在環(huán)路或寄生回路現(xiàn)象；

(3)當(dāng)拉合遠(yuǎn)動機(jī)電源空開這條支路時，控制母線正對地電壓、負(fù)對地電壓發(fā)生明顯變化，正對地電壓由113.1V變?yōu)?60V，負(fù)對地電壓由105.3V變?yōu)?8.4V；

(4)逐個拉合II段控制母線其余支路空開電源時，控制母線正對地電壓、負(fù)對地電壓未發(fā)生明顯變化；

(5)試驗(yàn)結(jié)果表明，直流饋電屏II上的各支路中，確實(shí)存在環(huán)路或寄生回路現(xiàn)象，并且是遠(yuǎn)動機(jī)電源這一支路。遠(yuǎn)動機(jī)電源這一支路在直流饋電屏II上，直流饋電屏I上無此空開電源，所以在排查初期我們忽視了這一空開電源。

6 防范措施

(1)嚴(yán)禁小母線供電方式；

(2)直流系統(tǒng)設(shè)計和施工過程中應(yīng)確保設(shè)計回路可靠，無寄生回路存在；

(3)新設(shè)備及改造設(shè)備驗(yàn)收時，仔細(xì)核對圖紙接線的正確性；在整組試驗(yàn)基礎(chǔ)上應(yīng)獨(dú)立驗(yàn)證各操作回路、信號回路及測控回路，保證各回路的獨(dú)立、清晰；

(4)對于早期投運(yùn)的變電所，可能存在交直流混合情況以及直流電源一、二段操作與控制直流混用的情況，應(yīng)根據(jù)規(guī)程規(guī)定，使交、直流完全分開，操作和控制直流完全分開。

[1] 賴志剛，毛鵬，楊杰.一起直流接地事件的分析及改造[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009,37(12):106-108.

[2] 陳安偉，等.直流系統(tǒng)環(huán)路供電方式及環(huán)路接地問題研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010,38(11):133-136.

[3] 張文飛.判斷直流系統(tǒng)是否存在環(huán)網(wǎng)運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型[J].云南電力技術(shù)，2012,40(4):41-43.

[4] 葉全勝.漢川電廠5號機(jī)組直流系統(tǒng)接地故障查找分析[J].湖北電力,2013,3(37):58-61.

Case Analysis of Detection Method for Feeder Ring Network in DC System

DONGSheng，CHENWen-tong，ZHAOShou-sheng，F(xiàn)ANGXu-guang，WUJie-qing,ZHOUBiao

(Jinhua Electric Power Company Substation Maintenance Room,Jinhua 321000,China)

Ring network in DC system,it will cause the protective device misoperation or maloperation.The article explores the loop net of DC system fault reasons and the harm,discusses the substation using the step-down method,method and resistance method three DC system ring network fault detection method.With a 220kV substation together DC feeder loop net fault examples.Through the characteristic of voltage change judge fault reason and confirmed to be due to the DC feeder Panel II slip ring caused,examples are representative.

dc system;abnormal voltage;grounding fault;grounding resistance

1004-289X(2016)05-0079-03

TM714

B

2015-06-15

董 升(1987-)，男，浙江金華人，碩士研究生，工程師，從事直流系統(tǒng)運(yùn)檢修、變壓器檢修維護(hù)工作。