（國網(wǎng)湖南省電力有限公司常德供電分公司，常德市，415000） 陳 坤 鐘著輝 鐘 顯

直流系統(tǒng)作為變電站核心設(shè)備，為變電站保護(hù)、安全自動裝置、控制等提供電源[1-4]。變電站內(nèi)直流電源在運(yùn)行中時(shí)常會出現(xiàn)直流接地、絕緣降低、交流竄入直流等故障，這些都將對繼電保護(hù)裝置的動作行為有較大影響，尤其是交竄直故障會對直流電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性產(chǎn)生直接的影響，可能會引起信號回路甚至繼電保護(hù)回路、控制回路以及自動裝置回路等誤動或拒動，進(jìn)而電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患[5]。

根據(jù)《國家電網(wǎng)有限公司十八項(xiàng)反事故措施》要求[6]，在運(yùn)行和檢修中應(yīng)加強(qiáng)對直流系統(tǒng)的管理，嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)程、規(guī)定及反措，防止直流系統(tǒng)故障，特別要防止交流電壓、電流串入直流回路，造成電網(wǎng)事故。新建或改造的變電所，直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置應(yīng)具備交流竄直流故障的測記和報(bào)警功能。原有的直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置，應(yīng)逐步進(jìn)行改造，使其具備交流竄直流故障的測記和報(bào)警功能。因此，完善交竄直故障的測記及告警是現(xiàn)場運(yùn)檢迫切需要解決的問題。

分析了一起變電站交竄直事故，并通過試驗(yàn)得出該站絕緣監(jiān)察裝置的交竄直功能有待進(jìn)一步完善。

1 直流接地事件簡介

2018年3月1日10點(diǎn)45分，某地區(qū)220kV變電站10kVI段母線C相接地，其中A相電壓10.47kV，B相電壓9.87kV，C 相電壓0.56kV。調(diào)度人員通過拉路法確定接地故障線路，11:30分故障線路被切除，母線電壓恢復(fù)正常。隨后，運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)站內(nèi)直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置報(bào)直流正極接地告警信號，如圖1所示（裝置未對時(shí)）。16點(diǎn)30分，經(jīng)檢修人員檢查發(fā)現(xiàn)，#1 消弧線圈組合柜內(nèi)阻尼器及二次電纜、接線排被嚴(yán)重?zé)龤?，如圖2 所示。因消弧線圈隔離開關(guān)位置信號經(jīng)消弧線圈控制屏轉(zhuǎn)接入公用測控屏，消弧線圈控制屏正電源701/1XH-07因阻尼端子排燒損，導(dǎo)致饋線屏至公用測控屏饋線支路118Z正極接地。同時(shí)，檢修人員在排查的過程中發(fā)現(xiàn)直流饋線II屏內(nèi)浪涌保護(hù)器正極動作，導(dǎo)致直流母線出現(xiàn)了第二個(gè)接地點(diǎn)，如圖3所示。

圖1 直流正極接地告警記錄

圖2 燒毀后的阻尼器接線排

圖3 被擊穿的浪涌保護(hù)器

2 事件原因分析

10kV線路發(fā)生單相接地故障后，中性點(diǎn)電壓在上升到較高數(shù)值后，在消弧控制系統(tǒng)的阻尼回路中產(chǎn)生大電流導(dǎo)致可控硅SCR被擊穿，不能開斷故障回路。阻尼回路在大電流作用下產(chǎn)生熱量并經(jīng)金屬框架傳導(dǎo)，致阻尼電阻上方線槽、接線端子、導(dǎo)線絕緣皮融化，引發(fā)直流接地。由于該消弧控制回路的交直流接線端子同排敷設(shè)，熱熔化后的交直流端子短接一起，致使保護(hù)室直流饋線屏內(nèi)浪涌保護(hù)器被擊穿，引發(fā)直流接地。

通常情況下，單純的直流接地故障不會導(dǎo)致浪涌保護(hù)器動作。檢修人員根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況分析，認(rèn)為此次饋線屏內(nèi)浪涌保護(hù)器之所以會動作，應(yīng)是燒損的阻尼器接線端子上存在交直流短路現(xiàn)象，致使交流分量竄入直流系統(tǒng)中。但查看直流屏絕緣監(jiān)測裝置發(fā)現(xiàn)，裝置中僅有如圖1 所示的直流母線接地告警記錄。

由于交流系統(tǒng)為接地系統(tǒng)，直流系統(tǒng)為絕緣系統(tǒng)，一旦交流分量竄入直流系統(tǒng)中，勢必會造成直流系統(tǒng)故障或異常。根據(jù)DL/T1392—2014《直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置技術(shù)條件》5.5.5中規(guī)定，“當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生有效值10V及以上的交流竄電故障時(shí)，產(chǎn)品應(yīng)能發(fā)出交流竄電故障告警信息，并顯示竄入交流電壓的幅值，還應(yīng)能選出交流竄入的故障支路”。

2017 檢修班對該站直流系統(tǒng)進(jìn)行了全面的技術(shù)改造工作，更換了站內(nèi)除蓄電池外的所有直流設(shè)備。事后，咨詢廠家進(jìn)一步確認(rèn)了該系列絕緣裝置具備交竄直故障的測記和報(bào)警功能。此次事故中電涌保護(hù)器被擊穿但并未出現(xiàn)任何關(guān)于交竄直故障記錄信息。針對此異常情況，檢修人員聯(lián)合廠家人員在現(xiàn)場搭建了模擬試驗(yàn)平臺，重新檢測該裝置是否真正具備交流竄直流故障的記錄和報(bào)警功能。

采用試驗(yàn)平臺進(jìn)行模擬交竄直試驗(yàn)，當(dāng)在直流分量中疊加輸出單相交流電壓15V時(shí)，絕緣監(jiān)測裝置確實(shí)發(fā)出了交竄直告警信號，并記錄了直流母線對地交流電壓量，如圖4所示。

圖4 裝置中交流竄直流告警記錄

試驗(yàn)結(jié)果說明，該站絕緣監(jiān)測裝置確實(shí)具備交流竄直流故障的測記與告警功能。但實(shí)際故障發(fā)生時(shí)裝置為何沒有交流竄直流的告警記錄？經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，該類型絕緣監(jiān)察裝置識別交流竄入直流故障需要2s以上。而此次故障中，一定數(shù)值的交流電壓竄入直流正極后，交流電壓在正極母線電壓的正向偏置后達(dá)到很高的數(shù)值，瞬間將直流I 段的母線浪涌保護(hù)器擊穿，直接導(dǎo)致正極母線接地，如圖5、圖6所示。所以故障時(shí)絕緣監(jiān)測裝置僅監(jiān)測到直流母線正極接地故障，而未識別出交流竄入直流，進(jìn)而裝置只記錄了直流正母接地信號。

圖6 偏置后的交流電源

圖5 交竄直示意圖

+UDC、-UDC分別為正負(fù)母，UDC為直流母線電壓幅值；UAC為模擬交流竄入直流電壓，Um 為UAC的幅值；FU 為直流保險(xiǎn)；RPD 為浪涌保護(hù)器，正常情況下RPD 阻值很高，相當(dāng)于開路。當(dāng)出現(xiàn)過電壓時(shí)，阻值迅速下降到幾歐，引導(dǎo)浪涌電流直接入地，防止設(shè)備承受較大浪涌電壓；R1、R2為負(fù)荷電阻，R3為交流混入直流系統(tǒng)的等效電阻；藍(lán)色虛線為浪涌保護(hù)器被擊穿后構(gòu)成的直接接地回路。

3 絕緣監(jiān)察裝置存在的問題

由上述可看出，該類型絕緣監(jiān)察裝置的交竄直故障判別時(shí)間過長，在高電壓作用下該裝置并不能有效檢測出交竄直故障。此不足將在一定程度上會影響運(yùn)檢人員故障后的分析決策。因此，有必要對該類型絕緣監(jiān)察裝置工作原理進(jìn)行改進(jìn)。

4 防范措施

要加強(qiáng)同類型設(shè)備（一次設(shè)備及二次回路、裝置）投運(yùn)前驗(yàn)收，嚴(yán)格對照國網(wǎng)公司、省公司下發(fā)的驗(yàn)收規(guī)范及精益化評價(jià)相關(guān)文件。規(guī)范端子排布置，嚴(yán)禁交直流端子同段敷設(shè)，對不符合要求的設(shè)備回路及時(shí)整改。

督促廠家及時(shí)對目前在運(yùn)行的同系列絕緣監(jiān)察裝置進(jìn)行原理升級，盡可能縮短交竄直故障識別時(shí)間。

加強(qiáng)對一二次設(shè)備構(gòu)架的技術(shù)監(jiān)督、重點(diǎn)驗(yàn)收箱柜的散熱防潮性能。合理規(guī)劃箱柜周圍電纜走向，盡可能遠(yuǎn)離散熱源。

運(yùn)維人員應(yīng)加強(qiáng)巡視，特別是10kV 線路接地時(shí)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)消弧控制屏及戶外設(shè)備箱的巡視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。