照明系統(tǒng)交直流電源混竄故障分析

沈兵

摘 要： 交直流電源的瞬時(shí)混竄故障是照明系統(tǒng)的常見故障，而且對(duì)用電安全危害較大。本文將從交直流電源的混竄故障現(xiàn)象著手分析，探討發(fā)生故障時(shí)的系統(tǒng)特征以及切換動(dòng)作特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，通過與正常切換過程的分析比對(duì)，以及進(jìn)行直流電弧測(cè)試，對(duì)其故障問題進(jìn)行具體分析。

關(guān)鍵詞： 照明系統(tǒng)；交直流電源；混竄故障

前言：變電所的事故照明系統(tǒng)在進(jìn)行交直流電源切換時(shí)，容易產(chǎn)生交直流電源混竄故障，當(dāng)保護(hù)裝置發(fā)出異常信號(hào)時(shí)，技術(shù)人員難以快速對(duì)故障類型作出判斷。交直流電源混竄現(xiàn)象會(huì)對(duì)電路系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，應(yīng)從切換動(dòng)作過程著手，對(duì)其故障特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，為故障排查提供依據(jù)。

一、照明系統(tǒng)的交直流電源混竄故障現(xiàn)象

（一）某220kV變電所的事故照明系統(tǒng)故障

某220kV變電所的運(yùn)行人員在進(jìn)行交直流電的切換試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在切換動(dòng)作過程中，系統(tǒng)的保護(hù)裝置發(fā)出了異常信號(hào)。經(jīng)過技術(shù)人員的分析判斷，初步認(rèn)定異常信號(hào)的出現(xiàn)是由于在交直流系統(tǒng)切換時(shí)，交流電瞬時(shí)竄入了直流電源系統(tǒng)中。而事故照明系統(tǒng)的停用操作，卻不會(huì)引發(fā)上述現(xiàn)象。這是由于在切換過程中，會(huì)引起交流電源的停送電，導(dǎo)致事故照明系統(tǒng)發(fā)生兩次切換，第一次是從交流電源到直流電源的供電切換，第二次是由直流電源到交流電源的供電切換，在此過程中，會(huì)出現(xiàn)交直流電源混竄現(xiàn)象[1]。

（二）交直流電源切換的指示燈變化

該變電所的220kv電氣接線情況如圖1所示，在交流電源工作時(shí)，電壓繼電器的帶電線圈為1YJ、2YJ和3YJ。此時(shí)系統(tǒng)的常閉節(jié)點(diǎn)被打開，而直流接觸器的3XC和4XC線圈中的直流電源停止供電，其常開接點(diǎn)處于打開狀態(tài)，常開輔助接點(diǎn)和常閉輔助接點(diǎn)都處于正常狀態(tài)。直流電源從系統(tǒng)中切除，表示直流電源未接入的2LD燈亮起，相反2BD燈熄滅。在交流電源系統(tǒng)中，電壓繼電器的2YJ和3YJ常開接點(diǎn)發(fā)生閉合，1XC和2XC接點(diǎn)閉合，常開輔助接點(diǎn)也發(fā)生閉合，而常閉輔助接點(diǎn)則被打開，交流接觸器的1XC和2XC線圈帶電，表示交流電源接入的1BD燈亮起，相反，1LD燈熄滅。當(dāng)交流電源停止送電時(shí)，電壓繼電器的1YJ、2YJ和3YJ線圈的交流電源停止供電，失去電流，常閉節(jié)點(diǎn)和常開接點(diǎn)恢復(fù)正常狀態(tài)。同時(shí)交流接觸器的1XC和2XC線圈也失去電流，其常開主接點(diǎn)以及常開、常閉輔助接點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)，整個(gè)交流電源系統(tǒng)與照明系統(tǒng)斷開。此時(shí)，如果有直流電源輸入，則直流接觸器的線圈恢復(fù)帶電，常開主接點(diǎn)和輔助接點(diǎn)發(fā)生閉合，常閉輔助接點(diǎn)則被打開，直流電源系統(tǒng)接入到照明系統(tǒng)中，2LD燈熄滅，2BD等亮起[2]。

（三）切換動(dòng)作

在切換操作過程中，交流電源失電則有直流電源供電，如果交流電源供電，則直流電源系統(tǒng)會(huì)被自動(dòng)切除。其切換過程的主要?jiǎng)幼魅缦拢海?）交流電源系統(tǒng)失去供電；（2）照明系統(tǒng)失去交流電；（3）照明系統(tǒng)自動(dòng)切換到直流電源供電；（4）交流電源系統(tǒng)帶電；（5）故障照明系統(tǒng)將切換到交流供電系統(tǒng)，并與直流電源系統(tǒng)斷開。

二、故障問題分析測(cè)試

（一）正常切換過程分析

正常切換過程中的動(dòng)作分析，可由時(shí)間來表示直流電以及交流電的回路投切。通過具體檢驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)，照明故障發(fā)生時(shí)，饋線開關(guān)處于閉合狀態(tài)，由于饋線電纜的長度過長，到匹配值直流電的抵用進(jìn)一步增大。在直流電源運(yùn)行狀態(tài)下，交流電源切入，結(jié)果造成交流電源與直流電源的混竄現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)亂發(fā)，造成照明系統(tǒng)故障。若該現(xiàn)象持續(xù)時(shí)間較長，則事故影響范圍會(huì)逐漸擴(kuò)大。在正常切換過程中，若果交流電源發(fā)生失電現(xiàn)象，由于電壓繼電器的節(jié)點(diǎn)距離與交流接觸器相比更短，則會(huì)導(dǎo)致電壓繼電器的常閉或者常開的接點(diǎn)動(dòng)作或返回動(dòng)作時(shí)間小于交流接觸器。

在正常切換過程中，照明裝置切換的瞬間，會(huì)導(dǎo)致交流電源與直流電源的混竄現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)運(yùn)行設(shè)備帶來極大的危害，如保護(hù)裝置誤動(dòng)或損壞；若混竄時(shí)間持續(xù)過長，則有可能導(dǎo)致火災(zāi)等事故災(zāi)害的發(fā)生。

（二）直流電弧的測(cè)試分析

針對(duì)直流電弧的測(cè)試，首先應(yīng)明確事故照明的饋線越長，則直流電容的分布也就也大，而斷開直流電后的電弧持續(xù)時(shí)間也會(huì)越長這一變化特性。因此，在進(jìn)行直流電弧測(cè)試過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：第一，若事故照明系統(tǒng)采用直流電源進(jìn)行裝置供電，當(dāng)饋線開關(guān)斷開之后，則能夠聽到開關(guān)了的電弧放電聲音，且聲音能夠持續(xù)兩秒以上。第二，若事故照明系統(tǒng)采用直流電源進(jìn)行供電，當(dāng)饋線開關(guān)從墻壁上打開之后，在關(guān)閉饋線開關(guān)，則能直觀放電電弧，其能夠持續(xù)較長時(shí)間。第三，當(dāng)事故照明系統(tǒng)的供電電源為交流電電源時(shí)，饋線開關(guān)關(guān)閉導(dǎo)致的放電電弧的光亮與聲音，持續(xù)時(shí)間都很短。若有直流電切換至交流電，由于直流電弧以及接觸器性能問題，則無法在一瞬間消除電弧，進(jìn)而就會(huì)導(dǎo)致交流電與直流電的混竄現(xiàn)象。

（三）其他因素分析

交直流電源切換時(shí)，事故照明系統(tǒng)的內(nèi)部元件也會(huì)由于切換動(dòng)作受到影響，若在這一過程中，有元件損壞，則會(huì)直接導(dǎo)致直流電源的混竄現(xiàn)象發(fā)生。由于元器件的故障，如繼電器線圈損壞，則會(huì)直接導(dǎo)致系統(tǒng)整體的絕緣性能下降，使直流電直接竄入到該線圈當(dāng)中，造成混竄現(xiàn)象。在事故照明內(nèi)部，設(shè)置的元器件越多，則發(fā)生混竄現(xiàn)象的概率也就越大。

此外，由于人為因素造成事故照明系統(tǒng)交直流電混竄現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。例如2008年以變電所的一側(cè)異常現(xiàn)象。事故照明系統(tǒng)采用直流電源供電時(shí)，發(fā)現(xiàn)了直流電接地故障，其原因就是饋線的負(fù)極與普通的交流零線，被搭接在了一起。這種搭接現(xiàn)象不僅會(huì)影響負(fù)極接地，也會(huì)導(dǎo)致直流電源的混竄現(xiàn)象。因此，應(yīng)著重加強(qiáng)對(duì)人為因素的控制，確保安裝人員的專業(yè)知識(shí)與專業(yè)技能，盡量避免事故的發(fā)生。

結(jié)束語：綜上所述，交直流電的混竄故障發(fā)生是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，涉及到交流電源系統(tǒng)和直流電源系統(tǒng)的兩次切換。對(duì)故障進(jìn)行分析測(cè)試，要結(jié)合各個(gè)變電所的具體線路設(shè)置情況，探究其交直流系統(tǒng)的切換過程，掌握其動(dòng)作原理，從而對(duì)交直流混竄故障作出準(zhǔn)確判斷?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]顧善民. 繼保供電的直流雙電源的研制[D].北京交通大學(xué)，2012.

[2]鐘振坤. 金灣發(fā)電廠直流系統(tǒng)可靠性的分析與改進(jìn)[D].華南理工大學(xué)，2009.