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直流系统交流窜电故障类型及检测方法 摘要：社会经济的快速发展，对直流系统交流窜电的检测带来了新的机遇与挑战，有必要对其故障类型等问题展开深入研究与探讨，并采取最优化的实施措施，达到事半功倍的效果。本文概述了相关内容，分析了交流窜入直流的原因及危害，并就直流系统交流窜电的检测与预防展开了探讨。望该课题的研究，对后续相关工作的实践能够起到借鉴与参考作用。 关键词：直流系统；交流窜电；故障；检测 1.前言 在直流系统应用中，对交流窜电故障的检测是一项综合性较强的系统性工作，如何取得最为理想的效果，保证顺利进行，备受业内人士关注。本文从实际出发，结合相关先进理念，对该课题进行了深入研究，阐述了个人的几点认识。 2.概述 随着电网规模的不断扩大，越来越多的变电站实现了无人值守，为了保障变电站的安全稳定的运行，提高变电站的自动化水平势在必行。虽然目前电网调度自动化已经非常成熟完善，且已涵盖了部分直流系统的信息，但大部分直流设备运行状况还是没有完全掌握。直流电源系统为测控装置、继电保护、信号采集、自动装置、断路器分合闸操作、事故照明、通讯传输等应急设备提供电源，是整个变电站安全运行中的重要保障，称为“动力之源”。由于直流系统为浮空制的不接地系统，若发生两点接地，就可能引起上述装置的误动和拒动，从而造成重大电力事故。随着电气设备导线老化、绝缘下降、改造误碰、误接等原因，造成直流电源故障的发生之事屡见不鲜，随着变电站一体化电源的大量推广，交流窜入直流的现象将更加突显。因此，对直流电源系统进行全面的实时远程监测非常必要，使变电站直流电源系统达到“可控”、“在控”状态；变“定期检修”为“状态检修”。本监测方法可实时监测变电站直流系统的各项指标，实时监测到交流窜入直流的信号波动，并及时告警，实现直流系统信息的统一管理，使维护人员及时掌握各变电站直流电源系统的运行情况，及早发现异常情况，把事故消灭在萌芽状态。提高变电站直流系统的可靠运行能力，提高维护效率，降低维护成本和劳动强度。 3.交流窜入直流的原因及危害 2012年3月26日发布的《国家电网十八项安全反措》中指出，严防交流窜入直流电源事故，说明了低压交流窜入直流电源可能会造成电网事故。通常意义中的交流窜入直流是指低压交流电源的一端或两端与直流电源回路发生电气连接，如电压互感器二次侧交流电压信号窜入到直流系统中，或交流电源混到了直流电源中，由于交流电源是接地的电源，直流电源是不接地电源，交流电源与直流发生电气相接后，直流系统的安全性就发生了根本性的变化。一旦由于某一种原因接地，使交流信号窜到直流电源系统，也就是会产生直流母线上叠加了一个很大的对地交流电压，大大超过保护、控制等装置的额定电压，造成继电保护、信号、自动装置误动或拒动，或造成直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。在复杂的保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接，不能动作于跳闸、致使越级跳闸。主要造成交流窜入直流的原因有： （1）由于保护屏、控制屏上小母线既有交流回路也有直流回，在屏顶的小母线上操作或者小动物接触引起小母线短路时，很可能造成交直流回路串接。 （2）保护屏和端子箱内的端子排上不仅接有交流模拟量回路（交流电流、电压）和交流电源回路（打印机电源、照明电源、驱潮电源），同时保护屏和端子箱内的端子排上也接有大量的控制、信號等直流回路。端子排接线错误或者试验过程中的误接线、误碰都可能造成交流窜入直流。 （3）变器冷控箱、有载调压箱内不仅有风扇电源、油泵电源、调压电机电源等交流回路，也有信号、冷却器全停保护、主变档位遥信回路等直流回路。若接线错误或工作过程中的误接线、误碰等都有可能造成交流窜人直流。主变油温表、绕组温度表内同样既有启动风冷的交流控制回路又有告警、跳闸等保护的直流回路，除了误碰、误接线外，如果节点间的间隙不够，节点拉弧使交流窜人直流的可能性也存在。 （4）交流电源回路包括电气五防、刀闸操作电源、断路器储能电源、加热器等电源。直流电源回路包括断路器操作电源、跳合闸回路、刀闸切换回路等。如若误碰、误接线以及节点拉弧都可能使交流窜入直流。 （5）虽然交、直流不允许共电缆，但由于设计或者施工的错误，交直流共缆在一些变电站内仍然存在。当电缆芯线的绝缘损坏时也会造成交直流互窜。 4.直流系统交流窜电的检测与预防探讨 直流电源的安全可靠运行对于变电站的安全可靠运行至关重要。但由于直流系统分布范围广、外露部分多、电缆传输长。所以，很容易受尘土、潮气的腐蚀，使某些绝缘薄弱元件绝缘降低，甚至绝缘破坏造成直流接地或由于一个屏柜内既有交流电，又有直流电，供电线缆又较长，交直流端子相隔较近，经常会因为误接线或绝缘降低，导致交流电窜入直流系统。引起绝缘监测装置报直流接地故障。这种故障严重时会导致设备损坏，或保护设备误动，给变电站安全运行带来严重影响。在实际运行中直流系统是不接地运行，虽然单点接地不影响系统的正常运行，但必须尽快查找故障予以消除，否则发生第二点接地时，就会造成继电器或保护装置误动作，引起严重后果。 目前，在变电站中普遍使用了直流系统绝缘及选线装置，虽起到了一定的效果。但在变电站现场对“交流窜入直流故障”仍然缺乏有效的监控手段和故障告警措施，对交流窜入直流引发的故障处理仅仅局限于人工排查单一手段。下面针对如何监测并预防交流窜入直流系统提出新的方法。 当交流电窜入直流系统，直流母线对地电压将呈现正弦波形。而直流母线正负两端电压不会变化。因此，通过检测直流系统对地电压的变化可以判断出是否发生交流窜入，或者是否发生瞬间接地。 本方法内置平衡桥，检测桥，偏差补偿桥。平衡桥和检测桥相配合完成对直流系统正负母线对地绝缘电阻的测量；当直流系统正负母线对地电压发生偏差时，通过投入补偿桥使正负母线对地电压恢复至相对平衡。支路选线功能采用漏电流检测法进行支路选线，当主装置监测到直流系统发生绝缘降低或者交流窜入时，自动启动选线装置进行支路选线，选线准确率100%。 交流与直流信号的采样传感上可以采用两种方法：①是电容隔离法；②是变压器法。利用电容的隔直流通交流的特性。将直流电源中的交流就可以耦合过到直流成份被隔离。变压器法，由于交流电源，通过变压器后，副边会产生一个交流电量，其交流分量是一个完整的交流成份，不产生任何的直流的因素。两种方法都会有其利和弊的部分。电容隔离法需要一个耐压较高1000V以上的无极性电容，具有体积较大的缺点，变压器法由于其采样也需要一个具有一定初级内阻要达到50KΩ以上内阻的变压器，才能较好地解决我们采取了一种新型采样法。以电容型为主件，结合了电容与变压器相结合的方法进行。 5.结束语 总之，在当前各种条件下，直流系统交流窜电故障检测工作实践中依旧存在着多方面的问题，我们应该从这些问题的实际情况出发，深刻分析其产生的多方面原因，统筹并进，多措并举，克服该项工作中的诸多难点问题，进而获得最为优化可行的实施策略与效果。 参考文献： [1]曹景玉，郑文敬，田峰.交流混入直流引起开关跳闸的原因分析及防范[J].电力安全技术.2016（21）：88-89. [2]杨伟，张俊芳.微机选线式直流系统绝缘监察装置的研究[J].电力自动化设备，2000（4）. [3]朱代先.高频电路原理及应用[M].西安电子科技大学出版社，2011. 本文来源：https://www.dywdw.cn/c91ff089588102d276a20029bd64783e08127d62.html
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2024-02-09
