直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障的危害與查找方法的探討

尹照新

摘要：直流系統(tǒng)是變電站系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分，直流環(huán)網(wǎng)是直流系統(tǒng)中常見(jiàn)的故障。本文主要講述直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障的危害、類型及查找方法，詳細(xì)描述利用便攜式環(huán)網(wǎng)查找儀快速定位環(huán)網(wǎng)點(diǎn)，迅速排查故障，保證直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng) 直流環(huán)網(wǎng) 解環(huán)

0前言

重要變電站或發(fā)電廠的直流系統(tǒng)，為提高供電可靠性，大都采用2組蓄電池與2個(gè)或以上充電機(jī)。正常情況下，2組蓄電池要求分開(kāi)運(yùn)行，即構(gòu)成2組獨(dú)立的直流電壓系統(tǒng)。由于各種原因，如施工帶來(lái)的寄生回路等，造成2套獨(dú)立運(yùn)行的直流系統(tǒng)，出現(xiàn)了電氣連接的現(xiàn)象，我們稱之為環(huán)網(wǎng)。據(jù)有關(guān)調(diào)查分析，產(chǎn)生直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障的原因主要有：

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

（2）運(yùn)行維護(hù)人員倒負(fù)荷操作時(shí)，須先同時(shí)合上給同一負(fù)荷供電的2段母線的空氣開(kāi)關(guān)后，再斷開(kāi)其中一路空氣開(kāi)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(guò)程中未斷開(kāi)其中一路空氣開(kāi)關(guān)，致使2套直流系統(tǒng)并列運(yùn)行。

（3）原先只有一套直流系統(tǒng)，再增加一套直流系統(tǒng)時(shí)，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。

（4）同一根電纜中有2套直流系統(tǒng)的供電回路，由于電纜間的絕緣下降，導(dǎo)致2套直流系統(tǒng)相連。

總的說(shuō)來(lái)，前2種情況產(chǎn)生的環(huán)網(wǎng)故障較多。

1環(huán)網(wǎng)故障的形式與危害

根據(jù)2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4種類型：2極環(huán)網(wǎng)、正極環(huán)網(wǎng)、負(fù)極環(huán)網(wǎng)及異極性環(huán)網(wǎng)，如表1中環(huán)網(wǎng)故障示意圖。表1中，還列出了環(huán)網(wǎng)故障可能引起火災(zāi)、降低蓄電池壽命等8種危害，2極環(huán)網(wǎng)故障的危害最多，高達(dá)6種，其它環(huán)網(wǎng)故障的危害則有3種。

從表1中可以看出，環(huán)網(wǎng)故障的危害不但多，而且非常嚴(yán)重。然而運(yùn)行維護(hù)部門甚至生產(chǎn)管理單位，都還未意識(shí)到環(huán)網(wǎng)故障存在如此嚴(yán)重的安全隱患，導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生不明原因的保護(hù)誤動(dòng)事故。在此，希望有關(guān)部門能夠?qū)Νh(huán)網(wǎng)故障的危害引起足夠的重視。

2環(huán)網(wǎng)的類型

2.1正-正環(huán)網(wǎng)

危害：（1）接地故障告警靈敏度下降；（2）接地引起保護(hù)誤動(dòng)機(jī)會(huì)增加。

2.2負(fù)-負(fù)環(huán)網(wǎng)

危害：（1）接地故障告警靈敏度下降；（2）接地引起保護(hù)誤動(dòng)機(jī)會(huì)增加。

2.3正-負(fù)環(huán)網(wǎng)

危害：（1）引起直流系統(tǒng)火災(zāi)；（2）縮短蓄電池使用壽命；（3）接地故障告警靈敏度下降；（4）接地引起保護(hù)誤動(dòng)機(jī)會(huì)增加。

2.4正負(fù)-正負(fù)環(huán)網(wǎng)

危害：引起兩套直流系統(tǒng)同時(shí)接地故障告警：一段正極接地，另一段負(fù)極接地；造成圖中負(fù)載“失壓”，及沒(méi)有工作電源，可能引起設(shè)備拒動(dòng)。

2.5正極I-負(fù)極II；負(fù)極I-正極II環(huán)網(wǎng)

危害：引起兩套直流系統(tǒng)同時(shí)接地故障告警：一段正極接地，另一段負(fù)極接地；造成圖中負(fù)載“失壓”，及沒(méi)有工作電源，可能引起設(shè)備拒動(dòng)。

3 如何判斷環(huán)網(wǎng)故障

在正常運(yùn)行的直流系統(tǒng)，判斷是否存在環(huán)網(wǎng)故障的方法有一下幾種：

3.1電流接地法

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障告警時(shí)，如果2套直流總是同時(shí)出現(xiàn)接地故障，則可說(shuō)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2極環(huán)網(wǎng)），如2段母線接地極性相反，表明為異極性環(huán)網(wǎng)故障。

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100kΩ以上的電阻，此時(shí)，如果1段母線的負(fù)極對(duì)地電壓同時(shí)降低，則說(shuō)明存在環(huán)網(wǎng)故障。

3.2負(fù)荷電流法

一般情況，直流系統(tǒng)負(fù)荷是比較均勻的分配到2段直流電源供電，充電機(jī)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)榱悖瑒t有環(huán)網(wǎng)故障，并且是正負(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2套直流系統(tǒng)供電的負(fù)荷，同時(shí)合適空開(kāi)導(dǎo)致的。

3.3電壓調(diào)節(jié)法

調(diào)高任意一套直流系統(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，則說(shuō)明有2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(shuō)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)。

以上3種方法均需運(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)，并且難以判斷所有的環(huán)網(wǎng)故障。另一方面，在現(xiàn)有運(yùn)行規(guī)程中，暫時(shí)沒(méi)有環(huán)網(wǎng)故障檢查的工作內(nèi)容，不是每位運(yùn)行維護(hù)人員會(huì)主動(dòng)開(kāi)展該項(xiàng)檢查。即便是規(guī)定定期檢查，也無(wú)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)故障的危害依然存在。因此，最好能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)環(huán)網(wǎng)故障。

4 環(huán)網(wǎng)故障的查找方法

將“直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障帶電查找儀”信號(hào)源（如圖2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，采用便攜式設(shè)備查找接地故障。

4.1處理方法：

（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(kāi)其中一個(gè)空開(kāi)，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(kāi)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，若是寄生回路，將其拆除即可。

4.2直流環(huán)網(wǎng)故障查找步驟：

（1）將“QDJ-01直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障帶電查找儀”信號(hào)源接入任一段母線（如圖7）；

（2）監(jiān)測(cè)兩段母線的所有饋線支路，記錄環(huán)網(wǎng)故障饋線支路；

（3）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(kāi)其中一個(gè)空開(kāi)，即可解除該環(huán)網(wǎng)；

（4）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)源的母線中環(huán)網(wǎng)支路，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)。

4.3常見(jiàn)直流環(huán)網(wǎng)故障查找

（1）兩級(jí)環(huán)網(wǎng)故障1查找（如圖8）

（2）兩極環(huán)網(wǎng)故障2查找

（3）異極性環(huán)網(wǎng)故障查找

在現(xiàn)場(chǎng)直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障查找中，正常支路波形為直線（如圖11），環(huán)網(wǎng)支路的波形為標(biāo)準(zhǔn)正弦波（如圖12）或不規(guī)則正弦波（如圖13）。

5結(jié)論

綜上所述，各運(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(lái)的影響及危害，在日常運(yùn)行和檢修工作中要嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)網(wǎng)公司的運(yùn)行管理規(guī)范，嚴(yán)禁在新建、擴(kuò)建或技術(shù)改造的施工過(guò)程造成直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)應(yīng)及時(shí)解除，也可在直流系統(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。

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