直流系统环网故障实例及分析

直流系统环网故障实例及分析
作者：李彦
来源：《科学与财富》2018年第13期
一、引言
变电站直流系统主要由直流充电屏、馈电屏、蓄电池组、二次电缆和直流负载构成，一般为双套配置。

直流系统主要为保护装置、安全自动装置、故障录波装置和自动化系统等提供稳定可靠的工作电源，是变电站的最基础设备，非常重要。

[1]
重要变电站或发电厂的直流系统，为提高供电可靠性，大都采用2组蓄电池与2组或以上充电机。

正常情况下，2组蓄电池要求分开运行，即构成2组独立的直流电源系统。

由于各种原因，如施工带来的寄生回路等，造成2套独立运行的直流系统，出现了电气连接现象，我们称之为环网（直流串电接地）。

[2]
二、直流系统环网问题产生原因与危害
1、直流系统环网问题出现的原因主要有：
（1）施工过程，负荷电源线连接错误，跨接两段母线，某个负荷电源线多于两根，多出的电源线接到另一段母线；
（2）倒负荷操作，将某负荷转到另一段母线后，未将原来的那一段的负荷开关断开；导致该负荷由两段母线同时供电，从而产生环网。

（3）重要的保护回路都有两路电源，正常工作状态下，只投一路，如果两路都投则造成环网。

（4）某些装置采用两路电源（互为备用），但装置内部却没有隔离。

（5）在同一电缆中，分属两段母线的供电电缆内部破损造成环网。

2、直流系统环网造成的危害：
（1）在较小的直流馈线中，出现环网，由于环流可能导致该馈线烧毁，甚至引起火灾
（2）缩短蓄电池使用寿命
（3）接地故障检测灵敏度下降，发生接地故障，不能及时正确告警
（4）接地引起保护误动的机会越大
（5）可能引起设备拒动
（6）空开级差配合失效
（7）引起接地故障告警
（8）两段母线同时接地
三、以220kV实习站直流环网故障为例说明
1、故障主要现象：
实习站2017年04月，#2监测系统故障返厂维修，维修后由继保班到实习站将其安装上电，发现II段直流系统#60（110kV实习1线1211开关操作电源及电压切换装置电源II）、#66（110kV实习2线、实习3线测控装置及遥信电源II）馈线绝缘降低，直流接地监测系统显示#60馈线对地电阻为-6.5kΩ，#66馈线对地电阻为5.4kΩ（正常情况下，馈线对地绝缘应999.9kΩ）。

#60、#66两路馈线正常运行方式时挂II段直流系统运行。

（1）现场将#60馈线倒负荷至I段直流系统，I段、II段绝缘监测装置报警，I段直流系统绝缘监测装置显示#60馈线对地电阻1.7kΩ，II段绝缘监测装置显示#66馈线对地电阻999.9kΩ
（2）将#66馈线倒负荷至I段直流系统，I段、II段绝缘监测装置报警，I段直流系统绝缘监测装置显示#66馈线对地电阻3kΩ，II段绝缘监测装置显示#60馈线对地电阻999.9kΩ。

（3）查阅后台光字牌报“直流I母正极接地”，“直流II母负极接地”。

（4）合闸母线电压121.8V、控制母线电压111V、负母对地电压106.7 V。

2、故障点查找情况：
（1）未拆除平衡桥电阻情况下，使用仟顺直流接地检测仪测试，装置显示正极接地，但无法找到准确的接地点。

（2）拆除平衡桥电阻后，直流接地检测仪装置显示系统无接地。

（3）#60馈线电缆接入实习1线保护屏，#66馈线电缆接入实习2线测控屏，在查看屏后接线时发现测控屏端子排的下端有一扩展继电器，对照白图，在图纸中未发现此继电器。

查看该继电器的接线后发现，该扩展继电器为控制回路中KKJ接点的扩展接点，供事故总信号及
备自投回路使用。

扩展继电器线圈的正电源应接入控制回路，现场继电器线圈的正电源为信号回路。

由此判断，此为直流系统的故障点。

（4）将上述故障点解除后，II段绝缘监测装置显示#60馈线18kΩ、#66馈线13kΩ。

使用接地检测仪检测系统显示无接地，测量I段直流系统电压控母60.2V负母-59.2V，II段直流系统电压控母61.8V负母-59.4V，电压正常。

（5）将馈线#60、#66分别倒负荷至I段，挂I段时均显示绝缘值999.9kΩ。

3、故障分析
（1）拆除平衡桥电阻后，直流接地检测仪装置显示系统无接地，可判断系统无接地。

（2）扩展继电器信号回路与控制回路串电为本次缺陷的主要原因，在正常运行方式下，两路馈线挂II段直流系统运行，且两路馈线绝缘未达报警值，故未发现此处故障。

一旦两路馈线在不同段直流系统运行，会造成2段直流系统正极-负极环网故障。

可能引起两套直流系统同时接地故障告警：一段直流接地，另一段负极接地；或造成环网负载“失压”，即没有工作电源可能引起设备拒动。

（3）直流系统通过漏电流检测传感器CT检测各支路漏电流来判断接地情况。

因两路馈线长期串电造成漏电流检测传感器CT故障，其检测的漏电流不准确，直流系统无法正确监测两路馈线绝缘情况。

4、总结与归纳
（1）已检查实习站内其余间隔，部分线路安装此扩展继电器，接线均正确。

现场及班内图纸已做相应修改。

（2）使用直流接地检测仪查找接地点时，若不是系统全接地，必须拆除平衡桥电阻后查找接地。

仪器通过检测系统对地电阻查找接地点，平衡桥电阻会对其造成影响。

（3）扩展继电器安装无相应图纸根据，接线更改后未在图纸上做相应修改。

施工时须做到按图施工，有更改及时在图纸标注，竣工图重点关注修改部分是否已做更正。

（4）馈线间长期串电，造成漏电流检测传感器CT故障，无法正确监测馈线绝缘情况，应及时更换。

（5）当发现绝缘监测装置显示有馈路绝缘降低时，应及时处理，存在运行隐患。

（6）验收时必须验证抗干扰回路，以彻查馈线回路间是否有串电。

5、结论与思考
在现场实践中，我们碰到的直流接地问题比比皆是，近年来随着两组蓄电池分别独立供电的运行方式出现，直流环网问题同样屡见不鲜。

因此我们需要不断总结经验。

目前，我省以前的直流系统都采用环形供电方式，即直流屏经空开上小母线，在下一级实现环网。

环网结构虽然从表面上提高了可靠性，降低了设计成本，但实际上它也有很多缺点，特别是运行时间长了以后，容易产生更多的问题，给绝缘监察和查找接地或环网造成极大的困难，容易造成回路迂回，不利于查找故障点，特别是在老旧变电站和绝缘总体下降的变电站。

[3]因此改直流系统环网结构为辐射型网络结构，采取直流分屏方式，保证直流回路的完整清晰。

这样对于查找直流接地或环网，也有特别明显的效果。

参考文献：
[1]廖军，吴胜，戚振彪，直流接地故障分析与查找[J]，广东电力，2013.
[2]李传文，直流系统环网故障种类、查找案例分析，广州市仟顺电子设备有限公司，2016.
[3]林锋，刘琴，邱碧丹，一起220kV开关控制回路直流接地故障处理，科技风，2016.。