關(guān)于埃爾斯特電能表直流輔助電源絕緣問(wèn)題分析

吳煥

【摘 要】為解決500 kV來(lái)賓站埃爾斯特A1800型電能表硬件絕緣問(wèn)題導(dǎo)致的變電站直流接地故障，根據(jù)《南方電網(wǎng)0.2S級(jí)三相多功能電能表技術(shù)規(guī)范》《DL/T 448—2016電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》，結(jié)合《南網(wǎng)變電站直流電源系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，對(duì)埃爾斯特電能表內(nèi)部硬件模塊、輔助電源機(jī)制、絕緣性能進(jìn)行研究，最終將結(jié)論應(yīng)用于實(shí)際故障中，消除缺陷及故障。

【關(guān)鍵詞】電能表；直流接地；絕緣

【中圖分類號(hào)】TM933 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）02-0187-02

500 kV大型變電站及換流站在電力系統(tǒng)中有著至關(guān)重要的樞紐作用，其中變電站中長(zhǎng)時(shí)間、滿負(fù)荷運(yùn)行線路對(duì)計(jì)量業(yè)務(wù)有著較高的要求。根據(jù)《DL/T448—2016電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定I類計(jì)量裝置為：220 kV及以上貿(mào)易結(jié)算用電能計(jì)量裝置、500 kV及以上考核用電能計(jì)量裝置、計(jì)量單機(jī)容量300 MW及以上發(fā)電機(jī)發(fā)電量的電能計(jì)量裝置[1]。故500 kV變電站線路大多為Ⅰ類計(jì)量裝置，配置0.2S級(jí)多功能電能表，并采用主副雙表配置原則，外接110 V直流輔助電源。直流系統(tǒng)是變電二次裝置重要電源來(lái)源，由于直流系統(tǒng)接地造成的保護(hù)裝置拒動(dòng)、誤動(dòng)、損壞直流設(shè)備等問(wèn)題，給變電站帶來(lái)極大的安全隱患。

1 電能表接地故障原因

由于2015年12月500 kV來(lái)賓站直流 110 V I段在線絕緣監(jiān)測(cè)裝置（仟順電子有限公司QDA—300型）出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象及頻繁接地報(bào)警，經(jīng)自動(dòng)化人員使用接地查找儀排查、檢測(cè)，初步判斷故障為2015年11月?tīng)I(yíng)銷技改更換的埃爾斯特A1800型電能表內(nèi)部絕緣問(wèn)題導(dǎo)致。

（1）電能表電路板拆解分析：電能表電路基本原理為主，輔電源各自經(jīng)元件通道輸入，通過(guò)全波整流橋匯合到輸入濾波電源，共同給后端的開(kāi)關(guān)電源模塊進(jìn)行供電，開(kāi)關(guān)電源降壓后輸出低壓直流分別供給電表MCU、計(jì)量及通信等功能模塊。而埃爾斯特電能表拆解后發(fā)現(xiàn)輔助電源與主電源設(shè)計(jì)是非完全相互獨(dú)立、非互相隔離的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，輔助電源與主電源是共用一套開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換電路（共用一個(gè)濾波、DC＼DC開(kāi)關(guān)及變壓器輸出）的單電源結(jié)構(gòu)。實(shí)物拆解如圖1所示，顯示為直流電源經(jīng)黑色連接線直接連到主電源整流橋后的濾波電容及電壓通道上，根據(jù)實(shí)物拆解繪制電能表電源電路原理圖（如圖2所示）。

（2）一般電能表交直流電源采用主、輔電源完全相互獨(dú)立并互相隔離的雙電源結(jié)構(gòu)，如圖3、圖4所示。

2 電能表漏電原理分析

埃爾斯特漏電機(jī)理：對(duì)照絕緣監(jiān)測(cè)裝置的接線方式，輔助供電系統(tǒng)的對(duì)地電勢(shì)將會(huì)產(chǎn)生對(duì)地漏電流通過(guò)主電源的零線接地系統(tǒng)進(jìn)入接地，而由于主、輔不隔離的方式提供了漏電通道（如圖5所示），漏電流的大小完全取決于DC電壓系統(tǒng)對(duì)地電勢(shì)的大小。一般電能表電源設(shè)計(jì)，由于有隔離變壓器的阻隔，這個(gè)漏電流會(huì)非常小，以至于可以忽略不計(jì)。而埃爾斯特電能表因無(wú)隔離變壓器阻隔，導(dǎo)致漏電流增大，從而使直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量計(jì)算出接地電阻偏低并報(bào)警。

3 埃爾斯特主、輔“單電源”結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

（1）主、輔電源無(wú)法實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電隔離，尤其當(dāng)主、輔電源外部供電系統(tǒng)為相互獨(dú)立的電源系統(tǒng)時(shí)，存在系統(tǒng)通過(guò)設(shè)備接地回路互相干擾的情況，甚至當(dāng)某一系統(tǒng)出現(xiàn)對(duì)地高壓故障或存在對(duì)地浪涌電流脈沖電壓時(shí)，便會(huì)存在損害燒毀另一供電系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）由于不隔離，容易引起現(xiàn)場(chǎng)漏電報(bào)警甚至供電線路跳閘故障。當(dāng)主電源線電壓高于輔助電源的供電電壓，輔助電源便無(wú)法優(yōu)先供電。

（3）該設(shè)計(jì)無(wú)法滿足IEC62053-22要求：II類防護(hù)儀表除了參比電壓等于或低于40 V的輔助線路之外，“在工作中互不連接的各線路之間”必須進(jìn)行至少2.0 kV/min的50 Hz交流耐壓及6.0 kV脈沖電壓隔離的性能要求[2]。

（4）參照南方電網(wǎng)公司對(duì)電能表輔助電源要求“輔助供電電壓為（100～240 V）交直流自適應(yīng)”[3]。兩種供電方式應(yīng)互相獨(dú)立，互不影響，并可不間斷自動(dòng)切換。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)模擬現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件及拆解分析，最終得出電能表產(chǎn)生直流接地故障的根本原因。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定如下具體改進(jìn)方案，以徹底消除缺陷，保證電能表安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（1）在保運(yùn)行的條件下，使用交流電源或者外接直流電源（如蓄電池）作為工作電源。

（2）在設(shè)計(jì)上增加隔離變壓器，使Elster電能表直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)之間相互隔離，減小漏電流。

（3）更換無(wú)設(shè)計(jì)缺陷的電能表。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程：DL/T448—2016[S].北京：中國(guó)電力出版社，2011.

[2]交流電測(cè)量設(shè)備 特殊要求 第22部分：靜止式用功電能表（0.2S級(jí)和0.5S級(jí)）：IEC62053—22：2003，IDT[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[3]南方電網(wǎng)0.2S級(jí)三相多功能電能表技術(shù)規(guī)范：Q/CSG113009—2011[S].北京：中國(guó)電力出版社，2011.