變電站直流電源系統(tǒng)直流環(huán)網(wǎng)與交流竄入的原因及危害分析

變電站直流電源系統(tǒng)直流環(huán)網(wǎng)與交流竄入的原因及危害分析摘要：我國電力行業(yè)的快速發(fā)展帶動我國整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展迅速，使得我國快速進(jìn)入現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)發(fā)展階段。近年來，變電站直流電源系統(tǒng)直流互竄及交流竄入故障引起的繼電保護(hù)、控制等誤動事故越來越多，電力生產(chǎn)、運(yùn)行及維護(hù)部門對直流系統(tǒng)直流互竄與交流竄入故障也更加重視。關(guān)鍵詞：變電站直流電源系統(tǒng)；直流環(huán)網(wǎng)與交流竄入；原因及危害分析引言科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展帶動我國電力行業(yè)發(fā)展迅速，使得我國電力行業(yè)進(jìn)入新的發(fā)展階段和發(fā)展空間。對于變電站直流電源系統(tǒng)而言，直流環(huán)網(wǎng)與交流竄入問題引發(fā)各類問題逐漸增多，電力系統(tǒng)各個部門逐漸認(rèn)識到問題的嚴(yán)重性。1直流環(huán)網(wǎng)與交流竄入原因分析直流環(huán)網(wǎng)。直流互竄出現(xiàn)的原因一般存在如下幾種情況：施工階段，負(fù)荷電源線連接存在問題，跨接兩段母線，某個負(fù)荷電源線存在超過兩根的情況，超過兩根的電源線與另一段母線產(chǎn)生連接；倒負(fù)荷操作，把某負(fù)荷轉(zhuǎn)移至另一端母線，并未將之前負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行斷開操作，致使兩段母線共同對此負(fù)荷進(jìn)行供電，最終引起環(huán)網(wǎng)；關(guān)鍵保護(hù)回路均存在兩路電源，安全穩(wěn)定情況下，僅投一路，若兩路均投勢必引起環(huán)網(wǎng)；部分裝置設(shè)有兩路電源，不過裝置內(nèi)部并未進(jìn)行隔離；相同電纜內(nèi)部，分別屬于兩段母線供電電纜出線破損引起環(huán)網(wǎng)。電流竄入。交流電源屬于接地系統(tǒng)，交流竄入直流系統(tǒng)勢必引起直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地情況，導(dǎo)致交流竄入直流系統(tǒng)的因素包括實(shí)驗(yàn)電源與站用交流電源以及PT，由于運(yùn)維工作人員接線操作錯誤、線纜磨損等因素引發(fā)，還包括UPS電源與電度表等，對于交流電源與直流電源采取的隔離存在問題導(dǎo)致交流竄入直流系統(tǒng)，引起交流竄入接地故障。2直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)和交流竄入類型1.正極環(huán)網(wǎng)，兩套獨(dú)立直流系統(tǒng)正極之間有電氣連接稱之為正極環(huán)網(wǎng)。2.負(fù)極環(huán)網(wǎng)，兩套獨(dú)立直流系統(tǒng)負(fù)極之間有電氣連接稱之為負(fù)極環(huán)網(wǎng)。3.正負(fù)極同時環(huán)網(wǎng)，兩套獨(dú)立直流系統(tǒng)正、負(fù)極之間同時有電氣連接稱之為正負(fù)極同時環(huán)網(wǎng)。4.異極性環(huán)網(wǎng)，兩套獨(dú)立直流系統(tǒng)I段正極與H段負(fù)極之間有電氣連接稱之為異極性環(huán)網(wǎng)。5.交流竄入類型，根據(jù)直流系統(tǒng)交流竄入極性不一樣，可將交流竄入故障分為以下2類：正極交流竄入、負(fù)極交流竄入，3直流系統(tǒng)本身的檢查現(xiàn)場運(yùn)行的直流系統(tǒng)是集交流、直流、逆變電源一體化設(shè)備，生產(chǎn)廠家是深圳太昂，直流輸出只有一段（沒有分段），到各開關(guān)室有直流分電屏。首先對直流本身進(jìn)行測試分析，發(fā)現(xiàn)了兩種異?，F(xiàn)象，一是萬用表測直流屏直流電壓正對地+90V，負(fù)對地-140V直流對地電壓不均衡；二是直流系統(tǒng)中有交流電壓（直流正、負(fù)對地交流電壓18V）。初步判斷是交流竄入直流系統(tǒng)導(dǎo)致直流對地電壓不均衡。再次對交流、直流、逆變電源一體化設(shè)備中交流隔離檢查。1.斷開直流系統(tǒng)的整流交流電源空氣開關(guān)，檢測直流系統(tǒng)中交流電壓有沒有變化，結(jié)果未減少，測得直流屏直流正、負(fù)對地交流電壓18V。2.斷開逆變電源柜屏中的直流電壓空氣開關(guān)，測得直流屏直流正、負(fù)對地交流電壓18V。4交流電源竄入直流系統(tǒng)的解決方案為防止交流電源竄入直流系統(tǒng)引發(fā)保護(hù)誤動，拒動以及廠站全停的惡性事故發(fā)生，2012年3月國家電網(wǎng)公司制定的《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》（修訂版）中的第五項(xiàng)"防止變電站全站停電及重要客戶停電事故〃中明確了"新建或改造的變電站，直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置，應(yīng)具備交流竄直流故障的測記和報警功能。原有的直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置，應(yīng)逐步進(jìn)行改造，使其具備交流竄直流故障的測記和報警功能?！ㄈ绾畏乐菇涣麟娫锤Z入直流系統(tǒng)、減小其給系統(tǒng)帶來的危險是各運(yùn)行單位需要解決的問題，但目前直流系統(tǒng)中沒有檢測交流竄入專用設(shè)備，一旦出現(xiàn)類似問題，電網(wǎng)安全運(yùn)行收到極大威脅。為確保第一時間發(fā)現(xiàn)交流電源竄入直流系統(tǒng)，加裝此檢測模塊不用更改原來設(shè)備結(jié)構(gòu)，對原有系統(tǒng)不會產(chǎn)生寄生回路、無不良影響，僅需在一段直流母線增加一個檢測模塊即可。能快速發(fā)現(xiàn)問題并及時解決，將變電站運(yùn)行風(fēng)險降到最低。5直流環(huán)網(wǎng)與交流竄入危害分析1.直流環(huán)網(wǎng)，直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題有可能產(chǎn)生降低蓄電池使用年限、接地故障檢測靈敏度降低、極差配合失效等危害，產(chǎn)生環(huán)網(wǎng)故障問題危害較多，引起后果較為嚴(yán)重。降低蓄電池使用年限。對于兩組蓄電池而言，其實(shí)際容量同自放電之間具有較大差異，使用同樣浮充電壓進(jìn)行充電，勢必引起1組蓄電池出現(xiàn)充電過滿情況，另1組蓄電池出現(xiàn)充電不足情況。兩種情況均會降低蓄電池使用年限。不論哪組蓄電池中存在洛手電池，勢必會對兩套蓄電池造成不良影響。接地故障檢測靈敏度降低。直流系統(tǒng)全部設(shè)置負(fù)責(zé)接地檢測操作的平衡橋電阻^目前市場存在部分在線絕緣裝置，通過對電壓變化量進(jìn)行精準(zhǔn)有效檢測，計算獲得對地絕緣裝置實(shí)際電阻，不過整定值大于測量電阻值，裝置則會產(chǎn)生直流接地告警信號。假設(shè)電阻RD與R相同，兩套直流系統(tǒng)各自運(yùn)行，僅存在一組平衡橋電阻情況下，接地前后情況下對地電壓實(shí)際變化量為母線電壓數(shù)值的1/6,計算電阻實(shí)際為R。對于兩套直流系統(tǒng)而言，存在環(huán)網(wǎng)情況時，開關(guān)k處于閉合狀態(tài)，直流系統(tǒng)具備2組有效平衡橋電阻，RD與R相同時，接地前后情況下對地電壓實(shí)際變化量為母線電壓數(shù)值的1/10。鑒于此，若直流系統(tǒng)產(chǎn)生環(huán)網(wǎng)情況，則會導(dǎo)致在線絕緣裝置檢測靈敏度降低。極差配合失效。兩套直流系統(tǒng)產(chǎn)生兩極同極環(huán)網(wǎng)情況，若直流系統(tǒng)出現(xiàn)短路情況，系統(tǒng)則會共同提供短路電流，直流系統(tǒng)極差配合主要采用根據(jù)單套系統(tǒng)進(jìn)行配置，會引起超級跳閘現(xiàn)象，引起直流系統(tǒng)極差配合失效，增強(qiáng)事故范圍與嚴(yán)重性。2.交流竄入，直流系統(tǒng)接地情況下，交流竄入直流系統(tǒng)產(chǎn)生的接地問題危害巨大，一點(diǎn)接地會導(dǎo)致保護(hù)誤動，有可能出現(xiàn)大面積停電現(xiàn)象。交流竄入接地。交流竄入直流系統(tǒng)引發(fā)接地問題，主要為交流電源相線部分位置同直流系統(tǒng)母線部分位置存在連接現(xiàn)象，特征主要為正負(fù)極對地電壓內(nèi)部可以準(zhǔn)確檢測交流電壓的存在，站用交流電源同PT零線共同連接大地，交流相線竄入直流系統(tǒng)，可引發(fā)直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地情況。6交流竄入接地故障現(xiàn)象交流竄入直流系統(tǒng)產(chǎn)生的接地故障，是指交流電源相線與直流系統(tǒng)母線連接在一起，其特征是正負(fù)極對地電壓中均能測量出交流電壓，由于站用交流電源與PT零線都接入變電站大地，當(dāng)交流相線竄入直流系統(tǒng)時也會導(dǎo)致直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障。結(jié)語綜上所述，直流系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠成為確保繼電保護(hù)以及二次控制系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵決定性因素，直流環(huán)網(wǎng)與交流竄入作為危害較大的故障問題，應(yīng)存在一套可以直觀精準(zhǔn)體現(xiàn)直流系統(tǒng)絕緣情況的微機(jī)絕緣監(jiān)測設(shè)備，實(shí)時精準(zhǔn)體現(xiàn)出直流系統(tǒng)存在的接地故障問題，為直流系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠提供重要保障作用。參考文獻(xiàn)：[1]李洪濤，牛元泰，李文文.變電站交流電串入直流回路故障分析與對策[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2018(2).龔成.淺析一起變電站直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障的查找和處理[J].機(jī)電信息，2018(3)：102-103.楊超余，陳達(dá)民，楊磊，等.變電站交流竄入直流報警與錄波的研究[J].電力科學(xué)與工程，2015，31(12)：39—42.⑷王長春，趙文剛，張喜良，等.交流電源竄入