沙 澎

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，河北唐山 063210）

1 引言

直流系統(tǒng)是變電站二次系統(tǒng)的重要組成部分,是變電站控制保護的基礎，為全站的保護及通信自動化設備提供直流電源。作為繼電保護控制系統(tǒng)的電源來源，直流系統(tǒng)在變電站系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行中的重要地位不言而喻。

而絕緣不良報警問題作為直流系統(tǒng)的多發(fā)問題，往往并不是簡單的線路破損造成的，直流系統(tǒng)的接線方式、直流用電設備回路結構等潛在問題時刻影響著變電站二次系統(tǒng)的正常運行，甚至可能引發(fā)更大的變電站主系統(tǒng)的事故。

2 問題描述

某變電站直流系統(tǒng)配置兩套蓄電池組、兩套獨立整流模塊，設置兩段直流母線分列運行，每段母線均安裝獨立的絕緣監(jiān)察設備，如圖1所示。投入運行后，兩段母線的絕緣監(jiān)察設備間斷發(fā)出若干支路“絕緣不良”報警，故障信號不能復歸。微機測控裝置顯示220 V直流一段+KM+162 V，-KM-58 V；220 V直流二段+KM+152 V，-KM-66 V。

3 檢查、分析

根據絕緣監(jiān)察裝置的報警信息及故障現(xiàn)象，初步判斷為直流系統(tǒng)某處存在絕緣不良。我們采用人工拉路法手動短時切除各配電線路的方式逐一排查，以求盡快縮小排查范圍。按照一般負荷、較重要負荷、重要負荷的順序依次拉路檢查：

圖1 直流系統(tǒng)配置圖

斷合事故照明回路；斷合直流通信電源回路；斷合遙信信號回路；斷合合閘回路；斷合控制回路；斷合保護測控裝置電源回路。

隨著直流配電線路的逐個切除，故障不但沒有消失，反而有新的故障線路出現(xiàn)，這給排查工作帶來了很大困難。

斷開一段直流母線各配線開關，正對地、負對地均有負電，正、負間無電壓。根據現(xiàn)場實際問題現(xiàn)象，經與直流屏廠家技術人員現(xiàn)場檢查、圖紙接線分析，推斷為直流一段、二段母線在負荷側存在并列。

經檢查，某兩路直流配線間存在寄生回路，從而確認了環(huán)網問題的存在。查閱圖紙資料并結合現(xiàn)場實際接線情況，發(fā)現(xiàn)該環(huán)路并非施工接線錯誤，而是設備二次線設計缺陷所致。如圖2所示，直流系統(tǒng)控母一段斷路器就地控制回路與二段斷路器遠方控制回路負極在N52端子處并列。

圖2 直流屏至某斷路器間隔二次控制回路簡圖

4 原因分析

我們首先簡化出正常情況下直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測模塊電路原路圖，以直流一段系統(tǒng)為例，如圖3所示。

圖3 單套直流系統(tǒng)對地示意圖

R+、R-分別為直流正、負母線對地等效電阻；R1、R2為絕緣監(jiān)測裝置等效平衡電橋電阻，R1=R2；K為接地檢測繼電器。兩段直流系統(tǒng)各配置一套絕緣監(jiān)測裝置。直流系統(tǒng)在絕緣情況良好時，R+≈R-，直流正負母線對地電壓平衡，K不動作。當配電線纜或設備端子排因受潮、老化、回路接地等原因導致絕緣下降，使得R+≠R-，K繼電器因流過不平衡電流而動作報警。

而實際上，由于直流系統(tǒng)一段與二段負極存在并列問題，各極對地電壓分別為+1KM +162 V，-1KM -58 V，+2KM +152 V，-2KM -66 V。從對地電壓數據可知，直流系統(tǒng)一段、二段存在負絕緣不良的特征。此特征與負極并列問題有沒有必然聯(lián)系，問題在哪里呢？

兩套直流系統(tǒng)負極并列運行示意圖如圖4，R1+、R1-、R2+、R2-分別為直流一、二段正、負母線對地等效電阻；R11、R12、R21、R22分別為直流一、二段絕緣監(jiān)測裝置等效平衡電橋電阻。正常情況下R1+=R1-，R2+=R2-，R11=R12，R21=R22。由于直流一、二段負極并列，使得原本平衡的等值網絡遭到破壞：

R12′=R22′=R12∥R22；

R12′＜R11；

R22′＜R21；

同樣：

R1-′=R2-′=R1-∥R2-；

R1-′＜R1+；

R2-′＜R2+。

以上推導過程，可以清楚地解釋各段母線正、負極對地電壓不平衡且負極電壓偏低的現(xiàn)象。

而按照等值網絡關系，似乎不但不能解釋絕緣監(jiān)測裝置偶然報警，反而出現(xiàn)了推理矛盾。

我們知道，絕緣電阻本身就是不確定的因素，它的大小與本身的絕緣材料、環(huán)境溫濕度等均存在必然關聯(lián)。這也恰好與絕緣監(jiān)測裝置的偶然報警構成了必然發(fā)生的偶然關系。

圖4 負極合環(huán)情況下的直流系統(tǒng)對地示意圖

5 解決辦法

為了驗證以上的分析是否正確，現(xiàn)場將并列運行的兩路直流配電線路斷電，觀察系統(tǒng)故障現(xiàn)象。經檢查，絕緣監(jiān)查裝置報警信號消失，直流系統(tǒng)絕緣電阻恢復正常，直流電壓亦恢復至正常值。

說明兩支路負極并列運行是問題所在，因此問題處理原則自然可以明確，即斷開直流一段與直流二段兩個支路負極的并列點，并保證該回路所帶斷路器遠方跳閘、就地跳閘回路共用同一直流控制電源。

結合設備二次原理圖，經過現(xiàn)場討論研究，制定出處理方案：去掉兩根線、增加一條線。改進接線如圖5所示，改正后，斷路器就地控制、合閘回路（S52、N52）所需電源僅由保護控制電源，即直流系統(tǒng)控母二段提供。

圖5 改造后的設備直流電源接線圖

6 結束語

在直流系統(tǒng)運行過程中，我們會經常遇到各種直流絕緣不良問題。而由于下級支路環(huán)網運行造成的絕緣監(jiān)查裝置誤報警給問題的判斷和處理帶來了困難。支路環(huán)網問題大都由于施工過程中錯誤接線，甚至是電氣二次系統(tǒng)設計中出現(xiàn)紕漏造成。因此，應在設計、施工過程中加強監(jiān)管，將問題消滅在萌芽當中；此外，在送電前的直流回路的獨立性、寄生回路的檢查也是消除直流系統(tǒng)缺陷的關鍵一步。

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