直流系统主动式综合保护

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用科技服务中国 胁，由于瓦斯保护控制电缆较长，约400m左右，对地电容量
大，首受其害，引起重瓦斯跳闸中间继电器KZ跳闸。
后来在1994年6月28日和7月1日又发生两次重瓦斯保护 误跳闸，均是交直流混接，造成直流系统正电源接地引起的 误动作。
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选自国调中心典型故障分析
2.6 直流系统事故统计——交直流混接
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2.4 接地、绝缘降低、交直流混线故障举例
馈电屏 和负荷 侧
直流屏 侧
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检测电 路
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接地
2.5 直流系统事故统计——接地
1、1990年5月8号某220kV变电站直流一点接地跳闸
2号主变压器220kV断路器旁路代路运行，做电流互感器带负荷电流相 位测试，试验结束后，拆除试验接线过程中，在断开零相试验小线时，接 在TA零相回路小线的一端尚未断开（接地端），而试验小线的另一端不小 心瞬间掉到3LP连接片上端，通过直流监测装置和抗干扰电容形成回路，
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设计 • 规范、 • • 技术 • 成熟
蓄电池组 充电装置 接线方式 网络设计等
1.5 直流系统故障
出现故障的实际原因
• 馈电屏后所带的负荷之间相互影响 • 馈电屏后端（负荷侧）出现故障是导致保护拒动、误动的 根本原因
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解决方案
• 可考虑在馈电屏和负荷之间增加主动式综合保护屏 • 采用主动式综合保护屏替换原有的馈电屏（带主动式综合 保护的馈电屏）
电力系统的安全稳定运行有一定影响。
交直流混接，利用短接试验线识别交流电和直流电，但也无法避 免误碰的错误。
绝缘降低一般通过绝缘监测装置进行报警。
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2.7 直流系统接地、绝缘降低、交直流混接现有解决方法 绝缘监测装置是否具备交流电源窜入直流的记录和告警功能 2014年4月15日国家能源局发布《防止电力生产事故的二 十五项重点要求》第22.2.3.23.1条规定“新投入或改造后的直 流电源系统绝缘监测装置，不应采用交流注入法测量直流电源 系统绝缘状态。在用的采用交流注入法原理的直流电源系统绝 缘监测装置，应逐步更换为直流原理的直流电源系统绝缘监测 用科技服务中国 装置。” 2014年4月15日国家能源局发布《防止电力生产事故的二 十五项重点要求》中第22.2.3.23.3条规定：“新建或改造的变 电所，直流电源系统绝缘监测装置，应具备交流窜直流的侧记 和报警功能。原有的直流电源绝缘监测装置，应逐步进行改造 ，使其具备交流窜直流的侧记和报警功能。”
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南京国臣信息自动化技术有限公司 2014.11
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直流系统的重要性
直流系统存在问题及重大事故统计
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直流系统 用科技服务中国 主动式综 直流系统保护的发展 合保护
主动式综合保护的实现
安全性分析
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1.1 电网继电保护运行现状
1、1990年广东电网“9.20”事故
事故影响：大面积停电，总失去负荷800MW，损失电量 177万kWh。
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事故扩大原因：芳村站芳顺线相差高频保护（许昌继电
器厂1985年出品）出口继电器CKJ电压线圈并联的二极管 D94（及出口触点耦合二极管D93）事故时击穿，直流正负 电源通过D94短接，造成芳顺线控制、保护直流回路负极熔
Q/GDW 11078—2013 直流电源系统技术监督导则 5.1.2.6 直流系统严禁采用交流断路器，严禁在直流 Green Your Life 断路器的下级使用熔断器。
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交直流混接
用科技服务中国 • 交直流回路是两个相互独立的系统，直流回路是正负极对地绝
缘系统，而交流回路是接地系统。 • 若发生混线，势必会造成直流接地，如果接地发生在直流正极 则会造成保护误动的可能，如果接地发生在负极则会造成保护 拒动的可能。 • 交、直流电压叠加于直流跳闸回路的中间继电器的两端，其幅 值远远超过中间继电器动作电压，因此就会出现周期性的继电 器抖动或光电隔离信号的动作。
短路
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交直流 混接
2.2 接地故障危害
正极 接地
• 有可能使继电保护及自动装置误动作。 • 因为一般跳闸、合闸线圈通常与负极电源接通，若此时正极电源 越过操作按钮或开关接点，接地时就有可能引起误动作。
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用科技服务中国 负极 • 有可能使继电保护及自动装置拒动作。 接地 • 因为跳闸、合闸线圈此时被接地点短接而产生拒动。
3、2005年托克托电厂“10.13”事故
事故影响：内蒙古大唐托克托电厂3台60万kW机组同时 跳闸，损失负荷163万kW。
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停电。
事故原因：电厂维修人员在处理故障的时候，误将交流
电源接入直流系统，造成交直流混接故障，造成本次全站大
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丝熔断，使受该熔丝控制的芳顺线所有保护均因失去直流
电源而不能动作。
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2.9 直流系统事故统计——短路故障
2、1993年海南电网“4.24”事故
事故影响：全网瓦解，大面积停电。 事故扩大原因：秀英站10kV母线发生短路时，主变压器
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但是，直流系统故障仍然存在，对电力系统的安 全、稳定运行危害很大，往往引发事故或造成事 故扩大，损坏设备、破坏电网稳定、大面积停电 等，对国民经济造成严重损失，教训是沉痛的。
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1.2 直流系统
直流系统主要应用于各类变电站、火力、水力发电厂等使用直 流设备的用户。 作为电力二次系统的重要组成部分，直流系统是继电保护、自 用科技服务中国 动装置、监控、遥控通讯、操作回路、信号回路、微机及五防 系统等的直流供电电源。 它是继电保护、安全稳定装置的供电电源，是继保、安稳装置 运行的“血液”。直接关系着继电保护的动作正确率，关系着 整个电网的安全稳定运行。
10kV本应跳闸切除故障，但由于当时该站主控制室的直流操 作熔丝熔断，导致主变压器10kV及110kV断路器无法切除故
障，从而扩大事故范围。
事故暴露问题：秀英变电站直流熔断器配置不合理，未
按逐级保护的原则配置，引起熔断器熔断导致主变压器保护
拒动。
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用科技服务中国 1KBC跳闸中间继电器动作，KX有掉牌信号，2号主变压器无故障跳闸。
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2.5 直流系统事故统计——接地
2、1996年7月28号某水电厂主机、主变压器烧毁事故
某水电厂先发生直流接地，派人前去处理，仅隔几分钟的 时间，中控室光字牌显示“全场所有发电机、变压器、厂用电 保护及操作的直流电源全部消失”。
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用科技服务中国 220kV阻抗保护TV失压闭锁不完善，造成后备阻抗保护误动
跳1号主变压器三侧断路器。
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2.10 直流系统短路现有解决方法
熔断器
• 越级熔断 • 熔断状态不能及时检测和报警
微型断路器 界 用科技服务中国
• 交直流断路器混用。 • 上下级常常能够同时越过反时限动作区、达到各自的 速断动作值，导致越级跳闸，扩大了继电保护、自动 装置、控制回路的停电范围，从而影响了电力系统的 正常运行。
两点 接地
• 可能将某些继电器短接，不能动作于跳闸、甚至越级跳闸。 • 直流回路短路电流会使电源保险熔断，并有可能烧坏继电器触点， 直流保险熔断会使保护及操作等失去电源。
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2.3 绝缘降低及交直流混接危害
绝缘降低
• 正极或负极绝缘降低，若不及时处理，则有可能发展成金属接 地，与上述金属接地的危害相同，造成保护拒动、误动或越级 跳闸，损坏设备，威胁电网安全运行。
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实际电网运行过程中，直流系统引起保护的误动或 拒动严重威胁到电网的安全运行。
1.4 直流系统的组成与设计
• • • • • • 交流输入、充电装置 馈电屏、蓄电池组 监控单元、绝缘监测 硅降压回路（可选） 蓄电池电压巡检装置 电压电流测量表计等
组成
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电池柜+馈电柜+充电柜
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后果：5号发电机短路故障，因其保护和操作的直流电源
消失，保护不能动作，断路器不能跳闸导致事故扩大。5号机
、4号变压器烧毁，该厂与系统解列。健全发电机端电压急剧 下降，调速器自动关水门或自动灭磁，因都无直流电源，紧急 停机命令都难执行。
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1.3 直流系统的重要性
直流系统的用电负荷极为重要，对供电可靠性要求 很高。
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当控制回路、监控系统、信号回路失去直流电源时， 运行人员就会无法掌握设备的运行状态、系统潮流 等，无法进行设备的正常操作。 用科技服务中国 当直流故障发生在继电保护、自动装置或开关分合 闸回路中，就有开关意外跳闸或拒动的可能，造成 事故或扩大事故。
护、220kV断路器端子箱共用第二组直流电源）。
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2.6 直流系统事故统计——交直流混接
2、1989年5月5号，重瓦斯保护误跳闸
某500kV变电站扩建工程中，由于设计图纸错误，将直 流系统正极同交流电源连接在一起，交直流电源混接，造成 直流电源正极接地，这对变电站内继电保护安全运行构成威
护、方向保护、零序方向保护、主变压器后备距离保护、母
差保护低电压闭锁功能全部退出。
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2.9 直流系统事故统计——短路故障
4、1987年12月5日220kV失压误跳500kV主变压器
500kV某变电站220kVI母线停电操作，将I、II母线TV二 次切换回路并列时，电压切换继电器的直流熔丝熔断，全站 220kV电压切换中间继电器全部失电返回，1号主变压器
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2.8 短路故障
短路故障直接熔断直流熔断器，导致保护系统因掉电而 引起保护装置报警，若没及时进行故障处理，很容易造成保
护及自动装置的误动或拒动，引起事故或事故扩大。
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若是正负极短路，则会导致直流消失，影响范围更大。
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2.9 直流系统事故统计——短路故障
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直流系统的重要性
直流系统存在问题及重大事故统计
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直流系统 用科技服务中国 主动式综 直流系统保护的发展 合保护
主动式综合保护的实现
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2.1 直流系统常见故障
接地
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常见 故障
绝缘降 低
被誉为电力系统“静静哨兵”的继电保护，一年365天，每天 24小时站岗放哨，是保证电力系统安全、稳定运行的钢铁长 城。 经过科研制造、设计、运行单位几代继电保护人的共同努力， 220kV 及以上高压电网的继电保护装置正确动作率已达到 用科技服务中国 100%，对电力系统发生的各种故障能迅速、正确地隔离。
2.7 直流系统接地、绝缘降低、交直流混接现有解决方法
便捷式接地查找测试仪（主要方法）
• 由于兼容性和抗干扰能力差的因素，误报率十分高。 • 对于接在母线上的任何导线都不能遗漏，查找工程量大。
逐路断电寻找接地点（辅助方法）
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用科技服务中国 • 需要的时间长，试停的回路多，也造成了继电保护或自动装置临时退出运行，对
2.9 直流系统事故统计——短路故障
3、1999年5月29日直流熔丝熔断母线失压保护失效
变电站一条220kV线路保护装置更新改造，误碰使TV电 压切换直流小母线短路，造成220kV四段母线TV电压切换中 间继电器的直流熔丝正极熔断，四段母线电压切换中间继电
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用科技服务中国 器全部失电返回，致使220kV四段母线上的各条线路距离保
2.6 直流系统事故统计——交直流串线
1、1996年华北电网“5.28”事故
事故影响：系统失去稳定，振荡时间达1min44s，损失 负荷800MW。
界用科技服务中国来自事故原因：沙岭子电厂高压试验人员在做2200甲断路器
高压试验时，误将交流工频电压串入升压站直流电源中造成
三条500kV线路跳闸（沙昌1、2线电抗器保护、丰沙县PSL保