直流系統(tǒng)在變電所中起著極其重要的作用，它就像人的心臟，為變電所中的各種信號(hào)、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、斷路器的控制、事故照明等提供電源。根據(jù)浙江省電力公司反措要求220kV及以上變電所和重要110kV變電所直流系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)雙重化，即具備兩套完全獨(dú)立的充電屏、饋線屏和蓄電池。

為了直流系統(tǒng)的安全可靠，要求兩套直流系統(tǒng)分列運(yùn)行，但如果直流系統(tǒng)改造不徹底或回路接線不當(dāng)，兩套直流系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行后反而會(huì)引起保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)，設(shè)備健康水平下降等嚴(yán)重后果。

概述

220kV某變電所事前剛完成直流系統(tǒng)雙重化改造，兩套直流系統(tǒng)實(shí)行分列運(yùn)行，直流系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)瞬時(shí)接地故障，故障信號(hào)能自動(dòng)復(fù)歸，220V直流系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)對(duì)地電壓為+1KM +156V 、-1KM -56V 、+2KM +54V 、-2KM -154V，而分列運(yùn)行前基本沒(méi)有直流接地現(xiàn)象。

在某220kV線路保護(hù)年檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)對(duì)第二套線路保護(hù)A相II段接地瞬時(shí)故障傳動(dòng)時(shí),第二套保護(hù)裝置液晶面板顯示A相II段接地故障保護(hù)動(dòng)作，第二套保護(hù)裝置面板A相跳閘指示燈亮其他指示燈不亮，重合閘保護(hù)重合動(dòng)作，重合閘保護(hù)面板重合指示燈亮，操作箱A相跳閘和合閘指示燈亮，B、C相跳閘指示燈不亮，開關(guān)機(jī)構(gòu)A相正確跳開，但重合不成功，最后開關(guān)機(jī)構(gòu)三相不一致跳閘。

保護(hù)配置情況如下：第一套保護(hù)為北京四方CSC-101A、第二套保護(hù)為南瑞RCS-901A、重合閘及失靈保護(hù)為CSC-122A、操作箱為南瑞CZX-12R1。

原因分析

1 變電所直流系統(tǒng)情況

220kV本變電所是座老變電所，原先直流系統(tǒng)為配有兩套充電系統(tǒng)和一組蓄電池，所以兩套充電系統(tǒng)只能并列運(yùn)行的，整個(gè)直流系統(tǒng)實(shí)際是單電源系統(tǒng)。變電所直流系統(tǒng)按省公司反措要求進(jìn)行了雙重化改造，形成兩套充電系統(tǒng)和兩組蓄電池，并在當(dāng)天把原本并列運(yùn)行的兩套直流系統(tǒng)分列運(yùn)行成為完全獨(dú)立的兩套直流系統(tǒng)。

2 直流系統(tǒng)異常分析

兩套直流系統(tǒng)對(duì)地示意圖一樣，用單套圖來(lái)表示如圖2 ，R+、R-直流系統(tǒng)為正負(fù)對(duì)地電阻，R1、R2為接地巡檢儀平衡橋電阻R1=R2。K為直流接地報(bào)警動(dòng)作繼電器（電流繼電器）。兩套直流系統(tǒng)共用一套接地巡檢儀，接地巡檢儀在兩套電源中循環(huán)切換，一個(gè)時(shí)刻只與一套直流電源連接。

正常情況下R+、R-較大且R+≈R-，所以流過(guò)繼電器K電流很小接地報(bào)警不會(huì)發(fā)，同時(shí)對(duì)地電壓+KM≈-KM。實(shí)際情況由于電纜及端子排老化、受潮、回路接地等導(dǎo)致絕緣下降造成R+≠R-進(jìn)而造成繼電器K兩端的電壓不一致流過(guò)較大電流時(shí)直流接地報(bào)警，同時(shí)對(duì)地電壓+KM≠-KM，對(duì)地電壓與對(duì)地電阻成正比。

而本變電所設(shè)備多且經(jīng)過(guò)多次改造更重要的是連日下雨實(shí)際對(duì)地電壓為+1KM +156V 、-1KM -56V +2KM +54V 、-2KM -154V。從對(duì)地電壓情況分析可知第一套直系統(tǒng)負(fù)對(duì)地絕緣下降，第二套直系統(tǒng)負(fù)正對(duì)地絕緣下降，對(duì)地電阻在20k左右，接地巡檢儀的整定值為20k，剛好處在臨界值，所以頻發(fā)瞬時(shí)接地報(bào)警，經(jīng)過(guò)拉路等查找無(wú)法找到接地點(diǎn)，屬于整體絕緣下降，后在整個(gè)年檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)6個(gè)間隔對(duì)地絕緣不良實(shí)際測(cè)量值換算后為20k左右。

圖2 單套直流系統(tǒng)對(duì)地示意圖

改造前兩套系統(tǒng)并列對(duì)地示意圖如圖3，R1+、R1-、R2+、R2-為第一、二套正負(fù)對(duì)地電阻，由于R2+≈R1-，R1+≈R2-，R1+//R2+=R+,R1-//R2-=R-,整個(gè)系統(tǒng)的正負(fù)對(duì)地電阻R+≈R-，根據(jù)平衡橋原理，流過(guò)繼電器K的電阻很小，不會(huì)發(fā)接地報(bào)警，這就是改造前直流系統(tǒng)很少出現(xiàn)直流接地現(xiàn)象的原因,通過(guò)實(shí)際并列運(yùn)行試驗(yàn)驗(yàn)證了這一點(diǎn)。這是采用平衡橋原理接點(diǎn)巡檢儀的缺點(diǎn)，在正負(fù)接地電阻同時(shí)下降時(shí)無(wú)法檢測(cè)到位。

圖3 兩套直流系統(tǒng)并列時(shí)對(duì)地示意圖

3 保護(hù)檢查情況

某220k V線路保護(hù)重合閘回路如圖4，按以下情況進(jìn)行檢查：

1）A相保護(hù)動(dòng)作相關(guān)接點(diǎn)動(dòng)作情況，包括第二套保護(hù)A相保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)和操作箱至開關(guān)的跳閘接點(diǎn)。檢查結(jié)果是接點(diǎn)動(dòng)作情況都正確。

2）重合閘回路的相關(guān)接點(diǎn)動(dòng)作情況，包括重合閘保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)和操作箱至開關(guān)接點(diǎn)。檢查結(jié)果是重合閘保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)動(dòng)作正確，操作箱至開關(guān)接點(diǎn)未動(dòng)作，檢查操作箱插件完好，校驗(yàn)繼電器正確

3）對(duì)回路直流電源進(jìn)行檢查。檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)3D17和4D80電壓為110V，而正常的電壓應(yīng)該為220V左右，這個(gè)電壓剛好為+2KM和-1KM之間的電壓差，正是這個(gè)電壓值使得CSC-122A重合閘保護(hù)動(dòng)作時(shí)ZHJ重合閘繼電器由于電壓不足未動(dòng)作，ZXJ重合閘信號(hào)繼電器剛好到動(dòng)作值而使操作箱重合閘指示燈亮。

對(duì)通過(guò)對(duì)線等方式檢查直流電源最終發(fā)現(xiàn)在直流分屏中第一組控制電源的正電源和負(fù)電源分別接自第二套直流系統(tǒng)的+2KM和第一套直流系統(tǒng)的-1KM。由于本變電所是個(gè)老站直流分電屏等多次改造，加上以前是單套直流系統(tǒng)供電，因而未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)此隱患，更改接線后恢復(fù)正常。

圖4 線路保護(hù)重合閘回路

危害及防范措施

通過(guò)以上分析可以看出，在具有兩套獨(dú)立運(yùn)行的直流系統(tǒng)的變電所中，在兩套直流系統(tǒng)發(fā)生對(duì)地電壓異常及二次接線接錯(cuò)時(shí)將給電力系統(tǒng)造成很大影響，主要有以下幾方面：

（1）造成電壓低現(xiàn)象。如上面所指+2KM和-1KM 情況，相互電壓只有110V，情況輕的造成設(shè)備不能正常運(yùn)行，嚴(yán)重的造成保護(hù)拒動(dòng)，擴(kuò)大事故范圍。

(2)造成電壓高現(xiàn)象。如上面所指+1KM和-2KM 情況，相互電壓高達(dá)310V，情況輕的造成設(shè)備絕緣下降、減少設(shè)備的壽命甚至燒毀設(shè)備，嚴(yán)重的造成保護(hù)誤動(dòng)影響系統(tǒng)運(yùn)行。

在保護(hù)新安裝、改造過(guò)程特別是部分保護(hù)改造時(shí)容易發(fā)生直流電源正負(fù)組別不分及接錯(cuò)的現(xiàn)象，接錯(cuò)的位置主要在重合閘正電源和開關(guān)機(jī)構(gòu)正常工作所用的直流電源。

防范措施：

（1）在新安裝、改造過(guò)程配線時(shí)注意按圖施工、注意直流電源組別的區(qū)分。

（2）用試驗(yàn)來(lái)確證接線正確：a）對(duì)于控制回路直流電源組別接線是否正確只要在保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)就可判別，如在做第一套保護(hù)傳動(dòng)時(shí)，把第二組控制電源斷開，做第二套保護(hù)傳動(dòng)時(shí)，把第一組控制電源斷開，如果整個(gè)動(dòng)作工程正確便可確認(rèn)接線正確，否則就接線錯(cuò)誤；b）對(duì)于裝置電源組別接線是否正確只要分別單獨(dú)合上不同組別的電源看裝置運(yùn)行情況，運(yùn)行正常為接線正確，否則就接線錯(cuò)誤。

（3）對(duì)于原來(lái)兩套并列運(yùn)行的直流系統(tǒng)分列運(yùn)行時(shí)要注意進(jìn)行相關(guān)保護(hù)接線確認(rèn)，在沒(méi)確認(rèn)前最好還是并列運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上一起直流雙重化改造后引起異常分析，在保護(hù)安裝、改造、年檢中一定要加強(qiáng)回路的絕緣檢查，避免絕緣下降導(dǎo)致直流系統(tǒng)對(duì)地電壓偏差。在直流雙重化改造后對(duì)全所保護(hù)直流回路進(jìn)行對(duì)地電位測(cè)試，結(jié)合保護(hù)年檢，對(duì)直流電源回路進(jìn)行絕緣測(cè)試以及回路組別試驗(yàn)，以避免類似問(wèn)題再次發(fā)生。直流接地巡檢儀最好采用平衡橋和不平衡橋相結(jié)合的方式。

（編自《電氣技術(shù)》，作者為盧純義、張良。）