直流系统馈线环网检测方法实例分析

董升,陈文通,赵寿生,方旭光,吴杰清，周彪

(国网金华供电公司变电检修室，浙江 金华 321000)

直流系统馈线环网检测方法实例分析

董升,陈文通,赵寿生,方旭光,吴杰清，周彪

(国网金华供电公司变电检修室，浙江 金华 321000)

直流系统发生环网时，会引起保护装置拒动或误动；文章探究了直流系统环网故障发生的原因及其带来的危害，论述了变电所采用的降压法、拉路法以及接地电阻法三种直流系统环网故障检测方法。结合某220kV变电所一起直流系统馈线环网故障实例，通过电压变化特性判断故障产生的原因，确认是由于直流馈电屏II上支路环网所引起，实例具有一定代表性。

直流系统；电压异常；接地故障；接地电阻

1 引言

直流系统是为电力设备提供直流电源的电源设备。当外部交流电发生中断时，直流系统中的蓄电池作为后备电源，保证继续提供直流电源。

目前，国内外关于直流馈线环网故障检测方法实例分析研究较少，有必要结合变电站现场实际情况探究与分析直流馈线环网故障检测方法。

2 直流馈线环网现象原因探究

根据变电所现场情况统计，发生直流系统环网故障现象的原因如下：

(1)原先只有一套直流系统，再增加一套直流系统时，分配给新建直流系统的负荷仍与原直流系统有电气相连；

(2)在新建、扩建或技术改造的施工过程中，将负荷的电源线同时接入两套直流系统,形成寄生回路；

(3)运行维护人员倒负荷操作时，须先同时合上给同一负荷供电的II段母线的空气开关后，再断开其中一路空气开关，以实现将某些负荷从一段母线转移到另一段母线。但实际操作过程中未断开其中一路空气开关，致使两套直流系统并列运行。

3 直流系统环网故障危害

(1)缩短蓄电池的寿命；

(2)引起绝缘监测装置误动或拒动；

(3)引起直流系统发生火灾；

(4)降低绝缘监测装置监测接地故障的灵敏性。

4 直流系统环网检测方法分析

4.1 降压法

首先拉开1#充电屏全部合闸模块，采用调整硅链的方式降低直流系统I段控制母线电压。调整前直流系统I段控制母线电压为218.4V，逐级调整，每级电压调整幅度为3V，调整时仔细观察I、II段母线电压变化情况，防止由于I、II段母线存在环路现象时控制母线电压下降过快，导致II段母线失压。继续降低I段控制母线电压至203.4V。此时，直流馈电屏I段控制母线电压为203.4V，直流馈电屏II段控制母线电压为218.4V。

根据试验结果，直流系统I段控制母线电压下降时II段控制母线电压未发生变化，说明直流系统II段控制母线电压不受I段控制母线电压下降的影响。

但是此方法只能检测I、II段正、负母线都环网的情况，对于I、II段母线正电源连通、负电源不连通或者正电源不连通、负电源连通的情况，此方法存在一定的局限性。

4.2 拉路法

此方法需要变电所全停，一般情况下无法实施。

(1)检查直流分电屏I、II段母线是否存在环路现象。试验人员拉开直流分电屏I段电源II路进线电源空开，用万用表测量I段电源I、II路进线电源空开对地电压，结果显示I路有电，II路失电，II路进线电源空开正对地电压、负正对地电压均为零。试验人员拉开直流分电屏II段电源II路进线电源空开，用万用表测量II段电源I、II路进线电源空开对地电压，结果显示I路有电，II路失电，II路进线电源空开正对地电压、负正对地电压均为零。

试验结果表明，直流分电屏I、II段进线电源空开上端头分列，但是不能保证继电保护装置电源之间无环路或寄生回路现象存在。

(2)检查直流馈电屏I、II段支路是否存在环路现象。

检修人员检查核对直流馈电屏I、II段母线上均有的且处于合闸位置的支路空开，共有7对，如表1所示。

表1 直流馈电屏I、II段母线支路电源空开

4.3 接地电阻法

检修人员利用接地电阻法检测直流系统I、II段母线是否存在环路现象。接地电阻法利用WZJD-6A/01型微机直流系统接地监测仪中不平衡电桥法进行检测，接地电阻R1、R2为20kΩ，均接在控制母线负极上。

平衡电桥法检测优点是检测速度快，能实时检测正、负母线对地电压；缺点是检测相对误差大，且不能检测正、负母线绝缘同时等同下降的情况。

不平衡电桥法检测原理(见图1)：正负母线电压超过投切电压时，通过绝缘主控盒主机内部控制软开关K1、K2的分合，形成不平衡桥。先正投切，断开K2，合上K1，测出此时正对地电压U1+，负对地电压U1-；再负投切，断开K1，合上K2，测出此时正对地电压U2+，负对地电压U2-。通过解方程组(1)、(2)可以计算出正对地电阻Rx、负对地电阻Ry。

(1)

(2)

不平衡电桥法优点是检测精度高，且能实时检测正、负母线绝缘同时等同下降的情况；缺点是受接地电容影响大，监测速度慢。

图1 I、II段母线不平衡电桥法检测原理图

4.4 检测过程

试验时，主要分为以下几步：

(1)将直流系统运行状态设定为：母联开关在分闸位置，I、II段直流馈电屏分列运行；

(2)检查直流馈电屏II段上处于合闸位置的各个支路空开电源，并记录下来处于合闸位置的各个支路空开电源名称。测量此时I、II段直流馈电屏控制母线正对地电压、负对地电压，其中，控母I段正对地电压U1正=112V，U1负=106.4V；控母II段正对地电压U2正=113.1V，U2负=105.3V，此时检查不出直流系统I、II段母线是否存在环路或寄生回路现象；

(3)合上模拟接地I段空开电源(此空开电源合上后，表示直流系统负母线与大地经过一个小电阻相连接)；测量此时I、II段直流馈电屏控制母线正对地电压、负对地电压，其中，控母I段正对地电压U1正=162.1V，U1负=56.3V；控母II段正对地电压U2正=159.6V，U2负=59.8V。试验数据表明，此时I、II段直流馈电屏控制母线有支路存在环路或寄生回路现象，需要分别拉支路来查找具体是哪一路支路。

(4)拉开直流馈电屏II段上处于合闸位置的所有支路空开电源(此时，模拟接地I段空开电源仍处于合闸位置)，测量I、II段直流馈电屏控制母线正对地电压、负对地电压，测量此时I、II段直流馈电屏控制母线正对地电压、负对地电压，其中，控母I段正对地电压U1正=161.3V，U2负=57.1V；控母II段正对地电压U2正=113.1V，U2负=105.3V，发现II段控制母线正对地电压、负对地电压未发生变化。由此可以确定，原先处于合闸位置的支路空开电源中某一支路确实存在环路或寄生回路现象。

(5)逐个合上原来处于合闸位置的各个支路空开电源，并用万用表分别测量合上各个支路上的控制母线正对地电压、负对地电压，测量结果如表2所示。

表2 合上II段控母各支路空开电源时母线 正对地电压、负对地电压

而对于各支路空开电源的正负对地电压情况如下：

拉开该空开时II段控母电压正对地电压为113.1V；拉开该空开时II段控母电压负对地电压为105.3 V；I段控母电压正对地电压为161.2V；I段控母电压负对地电压为57.2V。

5 结论

(1)合上模拟接地I段空开，I段控制母线正对地电压为161.2V，负对地电压为57.2V，此时I段控制母线发生负极绝缘下降现象；

(2)拉开直流馈电屏II上各个支路空开电源时II段控母正对地电压为113.1V，负对地电压为105.3V，此时II段控制母线未发生负极绝缘下降现象，表明此时直流系统I、II段母线不存在环路或寄生回路现象；

(3)当拉合远动机电源空开这条支路时，控制母线正对地电压、负对地电压发生明显变化，正对地电压由113.1V变为160V，负对地电压由105.3V变为58.4V；

(4)逐个拉合II段控制母线其余支路空开电源时，控制母线正对地电压、负对地电压未发生明显变化；

(5)试验结果表明，直流馈电屏II上的各支路中，确实存在环路或寄生回路现象，并且是远动机电源这一支路。远动机电源这一支路在直流馈电屏II上，直流馈电屏I上无此空开电源，所以在排查初期我们忽视了这一空开电源。

6 防范措施

(1)严禁小母线供电方式；

(2)直流系统设计和施工过程中应确保设计回路可靠，无寄生回路存在；

(3)新设备及改造设备验收时，仔细核对图纸接线的正确性；在整组试验基础上应独立验证各操作回路、信号回路及测控回路，保证各回路的独立、清晰；

(4)对于早期投运的变电所，可能存在交直流混合情况以及直流电源一、二段操作与控制直流混用的情况，应根据规程规定，使交、直流完全分开，操作和控制直流完全分开。

[1] 赖志刚，毛鹏，杨杰.一起直流接地事件的分析及改造[J].电力系统保护与控制，2009,37(12):106-108.

[2] 陈安伟，等.直流系统环路供电方式及环路接地问题研究[J].电力系统保护与控制，2010,38(11):133-136.

[3] 张文飞.判断直流系统是否存在环网运行的数学模型[J].云南电力技术，2012,40(4):41-43.

[4] 叶全胜.汉川电厂5号机组直流系统接地故障查找分析[J].湖北电力,2013,3(37):58-61.

Case Analysis of Detection Method for Feeder Ring Network in DC System

DONGSheng，CHENWen-tong，ZHAOShou-sheng，FANGXu-guang，WUJie-qing,ZHOUBiao

(Jinhua Electric Power Company Substation Maintenance Room,Jinhua 321000,China)

Ring network in DC system,it will cause the protective device misoperation or maloperation.The article explores the loop net of DC system fault reasons and the harm,discusses the substation using the step-down method,method and resistance method three DC system ring network fault detection method.With a 220kV substation together DC feeder loop net fault examples.Through the characteristic of voltage change judge fault reason and confirmed to be due to the DC feeder Panel II slip ring caused,examples are representative.

dc system;abnormal voltage;grounding fault;grounding resistance

1004-289X(2016)05-0079-03

TM714

B

2015-06-15

董 升(1987-)，男，浙江金华人，硕士研究生，工程师，从事直流系统运检修、变压器检修维护工作。