某110千伏变电站直流电源系统中窜入交流异常分析

徐建友，鲍晓菲，渠海涛

(国网淮北供电公司，安徽 淮北 235000)

0 引言

变电站继电保护二次设备中直流系统是变电站中重要的组成部分，直流系统异常将导致继电保护及自动化设备异常或误动拒动。因此一旦直流系统发生故障或异常必须及时处理，在直流系统故障或异常中，交流窜入直流系统中产生的异常比较少见。相应的检查处理的经验和手段也比较少，必须引起大家的重视和关注。

1 直流系统异常现象及背景

2018年1月31日，调度监控反应某110kV智能变电站直流系统有接地现象，直流专业人员到现场检查未发现直流屏装置有异常。工作人员用万用表测直流屏直流电压正对地+90V，负对地-140V直流对地电压不均衡。正常时直流电压正对地+115V，负对地-115V。早在该变电站2016年投运时直流系统就出现异常，直流设备生产厂家技术人员到现场检查处理未发现原因。

2 直流系统异常查找处理过程简介

2.1 直流系统本身的检查

现场运行的直流系统是集交流、直流、逆变电源一体化设备，生产厂家是深圳太昂，直流输出只有一段(没有分段)，到各开关室有直流分电屏。

首先对直流本身进行测试分析，发现了两种异常现象，一是万用表测直流屏直流电压正对地+90V，负对地-140V直流对地电压不均衡；二是直流系统中有交流电压(直流正、负对地交流电压18V)。初步判断是交流窜入直流系统导致直流对地电压不均衡。

再次对交流、直流、逆变电源一体化设备中交流隔离检查。

(1)断开直流系统的整流交流电源空气开关，检测直流系统中交流电压有没有变化，结果未减少，测得直流屏直流正、负对地交流电压18V。

(2)断开逆变电源柜屏中的直流电压空气开关，测得直流屏直流正、负对地交流电压18V。

2.2 对站内交流电源检查

(1)断开所有继电保护及自动化装置用的打印机交流电源以及加热电源，测得直流屏直流正、负对地交流电压18V。

(2)断开直流照明电源和交流照明电源，测得直流屏直流正、负对地交流电压18V。

2.3 对站用变的交流控制回路检查

(1)断开#1站用变(接地变)的直流控制电源，测得直流屏直流正、负对地交流电压12V。

(2)断开#1、#2站用变(接地变)的直流控制电源，测得直流屏直流正、负对地交流电压8V。

(3)断开#1、#2、#3站用变(接地变)的直流控制电源，测得直流屏直流正、负对地交流电压为2V，直流电压正对地+115V，负对地-115V。同时直流系统接地信号消失，说明直流系统接地原因是#1、#2、#3站用变(接地变)的直流控制回路中窜入交流导致的。

2.4 停用#1站用变进一步分析检查

首先将10千伏#1站用变(接地变)125开关转检修，同时将#1站用变消弧线圈组合柜转检修，对#1站用变(接地变)125开关操作回路及组合柜的有关闭锁回路进行检查。断开125开关操作直流电源和保测装置直流电压。测量操作回路的交流电压，发现操作回路中有交流50V～110V之间。将该间隔的储能电源、加热器电源、照明电源、带电显示器电压断开测量操作回路中依然存在交流50V～110V之间。说明该交流是从该消弧线圈组合柜中闭锁回路窜入的，随后断开#1消弧线圈组合柜的网门电磁锁电源，发现操作回路中交流电压消失。

随后检查#1消弧线圈组合柜的电缆及端子排接线发现，闭锁#1站用变(接地变)125开关合闸回路07'(组合柜端子排X3：1)、07(组合柜端子排X3：8)是由三个柜门的行程开关辅助位置接节点串联构成(见图1所示)。

图1 ####

闭锁原理是当消弧线圈组合柜三个柜门没有全部关闭，断路器125开关被闭锁合闸。因此此闭锁节点回路应是无源节点(见图2所示)。为什么有交流电源窜入？让现场人员感到很意外。

图2 10千伏#1站用变(接地变)125开关操作回路图

具体分析如下：

(1)对闭锁#1站用变(接地变)125开关的回路理解不一致。从图二显示#1消弧线圈接地装置组合柜门辅助接地DX1、DX2、DX3闭锁#1站用变(接地变)125开关柜手车电磁锁，不是闭锁#1站用变(接地变)125开关合闸回路的。设计人员本意是闭锁开关合闸回路的，因此消弧线圈接地装置组合柜原理图与设计人员本意不一致。

图3 10千伏#1站用变(接地变)消弧接地装置防误闭锁原理图

(2)闭锁#1站用变(接地变)125开关合闸回路设计错误。设计人员没有认真查看消弧线圈接地装置组合柜原理图，没有修改消弧接地装置防误闭锁原理图，随意将开关的合闸回路代替为开关手车柜电磁锁。在以下图4(端子排接线图)中可以显示。

图4 消弧接地装置组合柜端子排接线图

(3)图纸的设计联络会未发现设计隐患。图纸设计联络会在审图时不认真对待，未能发现这一明显的设计错误是导致这次故障发生的关键一环。图纸的审核、校核和批准环节也未能发现，没有起到把关作用。

(4)调试验收环节未发现设计错误。二次回路施工建设单位在施工、二次接线和调试时没有认真按照调试大纲进行，未能发现这一明显的错误是导致这次故障发生的最后一个环节。因此对二次设备及其回路的调试是确保变电站安全投运的关键。通过这次直流系统故障提醒从事继电保护及自动化专业人员要有高度的敬业精神和一丝不苟的工作作风。

3 现场整改措施

(1)首先对闭锁回路进行整改。将#1站用变(接地变)消弧接地装置组合柜端子排接线图进行修改，将闭锁#1站用变(接地变)125开关合闸回路与组合柜电磁锁电源隔离断开。具体修改的消弧接地装置组合柜端子排接线图如图5所示。10千伏#1站用变(接地变)消弧接地装置防误闭锁原理图修改如图6所示。

图5 消弧接地装置组合柜端子排接线图

图6 10千伏#1站用变(接地变)消弧接地装置防误闭锁原理图

(2)将现场端子排电缆接线进行了修改。修改前后具体接线图如图7(修改之前的电缆接线图)、图8(修改之后的电缆接线图)所示。

图7 修改之前的电缆接线图 图8 修改之后的电缆接线图

同样对#2站用变(接地变)122开关、#3站用变(接地变)133开关进行类似的整改。

(3)建议对该变电站直流系统增加交流检测报警装置，如直流系统有交流电源窜入时该检测告警装置发直流系统窜入交流告警信号。

(4)加强对基建、技改工程竣工验收，严格按照验收大纲要求进行，把好最后一关。

4 分析结论

从以上该站直流系统窜入交流进行全面的整改、分析测试可知，加强基建、技改变电站的二次设备及二次回路的设计、审核、接线调试和验收至关重要。[1]严格执行有关国家电力行业标准DL/T478-2013 (继电保护和安全自动装置通用技术标准)[2]7.5条款要求直流电源端口电压暂降、短时中断、瞬变和纹波的技术要求以及DL/T587-2007(微机继电保护运行管理规程)[3]7.4条款要求对新安装、全部和部分检验的重点应放在微机继电保护装置的外部接线和二次回路验证。虽然该变电站交流电源窜入直流系统未造成二次设备损坏和继电保护及自动化装置误动，但必须一一排除其它变电站有没有类似情况产生。同时建议对运行的所有变电站直流系统安装交流检测告警装置，相应增加告警信号到调度和自动化监控。