变电站直流系统发生交流窜入故障查找及检测校验

张大兴，甘晓瑜，张勇贤

（广东电网有限责任公司惠州供电局，广东 惠州 510000）

变电站直流系统会发生交流窜入故障危害。因为变电站站用交流系统是接地系统，会造成直流系统绝缘降低，或间歇性接地，一旦交流窜入正母线，还有可能造成保护误动或拒动的危害，同时交流窜入直流，有可能烧毁相关二次元件。

1 工作前准备

工作前准备，可以概括为7个步骤，分别为：

（1）请按安全规定要求进行着装和穿戴。

（2）请选取和检查所需物件。

（3）对所选仪表进行检查，对工器具做绝缘措施。

（4）要求穿工作服。

（5）工器具选取：万用表1个、一字螺丝刀1把、十字螺丝刀1把、绝缘胶布1个。正确选取工具，工器具检查，万用表检验合格证检查，正确检查开机能正确显示。备注：万用表开机能正确显示，检查开机能正确显示，万用表电阻档短接时回零，正确检查电阻档短接时回零，万用表检查完毕调至电压档或者关电源档，检查完毕，调至电压档或者关电源档。

（6）安全措施确认。

（7）准备工作资料、找到合适的图纸资料，办理工作票，进入间隔，下载作业表单。

2 工作过程

工作过程，可以概括为3个步骤。

2.1 检查直流系统状态

检查直流系统屏状态，检查直流系统I、II段直流母线电压、监控装置告警信号情况，查看直流系统监控器信号情况（如图1），有告警的信号需做好记录。

图1 直流系统监控告警显示

2.2 判断直流母线是否存在交流窜入情况

判断直流母线是否存在交流窜入情况，正确检查直流母线交流窜入情况，用万用表交流电压档，分别测量直流正负母线交流电压，并做好记录，检查直流系统监控器，进入馈线状态，查看交流窜入的支路，正确找出交流窜入支路。

2.3 确定交流窜入馈线支路

查看窜入交流馈线支路功能，查看各支路状态（如图2），判断窜入交流的馈线支路，口述断开窜入交流馈线支路空气开关可能存在风险，断开窜入交流馈线空气开关后，测量正负直流母线交流电压，确定无交流电压分量，测量断开的馈线支路开关下端交流电压，确定存在交流电压分量。

图2 直流馈线开关

3 验收需求

对于直流系统的绝缘监测装置能否正确工作，在交流窜入直流系统时能否正确报警并选出窜入位置，需要进行投入前验收。以往的验收方法是用直接将市电220V交流电接入直流系统内，存在以下三个问题。

（1）操作风险大，需要人工驳接市电电源，存在人身触电风险。

（2）测试不可靠，人工驳接市电，临时接线不可靠。

（3）测试结果不准确，因为交流窜入门槛值为10V，与所加220V具有很大偏差，不能准确校验门槛值。为了克服上述问题，为了安全可靠地进行交流窜入功能的校验，并且具备交流调压功能，可以在10V的门槛值附近精确调压，需要研制一种校验装置。

4 研制装置

（1）整体原理：采用IGBT晶体管逆变回路进行直流到交流的转化，电路图如图3。

图3 直流系统交流窜入装置校验仪电路逻辑

（2）实施方式：项目计划采用6V电池作为装置电源，通过IGBT晶体管逆变回路，将直流电转化为交流电，并在输出端设置交流调压电路，使输出电压在0～30V直接自由调节。配合试验电源夹，既可以安全可靠地将交流电加到直流系统内。另外，因为直流系统为带电系统，需要设置“防止直流反供装置回路”，克服对装置的干扰。

技术关键点：供电电源稳压单元、直流升压变换单元、自带死区控制的纯正弦波逆变发生器单元、全桥IGBT逆变功率单元、输出检测与隔离单元。

研制出的直流系统交流窜入装置校验仪如图4所示。

图4 直流系统交流窜入装置校验仪

研制出的校验仪解决了以往的问题，达到了以下效果：

（1）操作安全，采用测试线接入直流系统。

（2）采用6V电池作为装置电源，通过IGBT晶体管逆变回路，将直流电转化为交流电，测试可靠。

（3）测试准确，输出电压在5～20V精准调节。

5 验收方法

采用新的交流窜入装置校验仪进行验收，步骤如下：

（1）在直流系统绝缘监测装置设置交流窜入直流系统的告警值（如图5）：10V。

图5 直流系统绝缘监测装置交流窜入告警值设置

（2）用交流窜入装置校验仪输出一个大于10V的电压，如设置为12V（如图6），将校验仪的两个输出电缆分别夹至直流系统的馈线端子和地。

图6 直流系统交流窜入装置校验仪交流输出

（3）此时，直流系统绝缘监测装置应发出交流窜入告警（如图7），并能选出窜入支路。

图7 直流系统绝缘监测装置告警

由此，检验绝缘检测装置的交流窜入告警功能是否完善。

6 结语

变电站的直流系统若发生交流窜入故障危害性大，必须要求绝缘监测装置具备交流窜入的告警功能，而此功能是否完善需进行验证，在直流系统投入正常运行前便需要做此项验收项目。在直流系统正常运行过程中，若装置告警，工作人员便可通过告警找出交流窜入的位置并进行处理，从而切除故障。