李耀祖

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司 百色供電局，廣西 百色 533000）

0 引 言

變電站直流系統(tǒng)接地一直是威脅變電站安全的一個問題，文獻(xiàn)[1]、文獻(xiàn)[2]分別對典型220 kV和5 00 kV變電站直流系統(tǒng)接地故障進(jìn)行了全面分析，文獻(xiàn)[3]、文獻(xiàn)[4]對變電站直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障進(jìn)行了分析。針對以上變電站直流系統(tǒng)常見故障，有學(xué)者提出了變電站直流系統(tǒng)接地故障常規(guī)查找方法和故障定位技術(shù)，但是目前500 kV變電站的直流系統(tǒng)接地問題還是時有發(fā)生，處置不當(dāng)有導(dǎo)致停電故障風(fēng)險存在的可能性[5-8]?；诖?，針對某500 kV變電站直流系統(tǒng)變電站提出了一種支路接地故障查找方法。

1 基于故障探測的基本方法

常規(guī)故障探測接線原理如圖1所示。

1.1 接線要求

根據(jù)圖1，測試線按以下要求接線。首先，接入信號源“正極”端子的紅色導(dǎo)線，夾在蓄電池正極保險；其次，接入信號源“負(fù)極”端子的黑色導(dǎo)線，夾在蓄電池負(fù)極保險；最后，接入信號源“地”端子的黃色導(dǎo)線，夾在接地銅排上。

1.2 查找方法

做好準(zhǔn)備工作后，可以開始接地故障查找。

（1）儀器自校驗(yàn)。在圖1中#1位置，將鉗表夾住信號源黃色接地線，并使鉗表中的箭頭指向信號源。按下“自?！辨I，如果提示“儀器正?！?，則表明設(shè)備工作正常，否則要更換電池或清潔鉗口等。

（2）告警裝置引起的接地故障。在圖1中#2位置，鉗住告警裝置的接地線，如果測量的電阻與信號源第一行顯示的絕緣電阻相同或相近，則表明該接地故障由絕緣裝置造成，需要維護(hù)絕緣裝置。

（3）蓄電池接地。在圖1中#3位置，鉗住蓄電池正極、負(fù)極兩根電纜進(jìn)線，如果報接地故障并有正弦波，則表明是蓄電池接地。

（4）饋線支路接地。在圖1中#4、#5、#6位置，分別同時鉗住各饋線的正極、負(fù)極電纜，進(jìn)行支路接地檢測。鉗到#5報有接地，順著該支路往負(fù)荷方向繼續(xù)查找。#7有接地，#8報無接地，則表明接地故障點(diǎn)在#7和#8之間。

（5）多條支路同時檢測。在圖1中#9位置，同時鉗住多條饋線，如果報有接地，則表明被鉗住的饋線中間有接地支路，再用二分法找出具體的接地支路。如果報無接地，則表明這些饋線都沒有接地故障，可以加快接地故障查找速度。

2 故障描述

該500 kV變電站直流系統(tǒng)配置3套直流接地絕緣裝置，分別為1套直流總饋線屏、1套220 kV保護(hù)室直流分饋線屏以及1套500 kV保護(hù)室直流分饋線屏。與此同時，配置3臺充電、浮充電裝置，采用兩組蓄電池組的供電方式。該變電站直流系統(tǒng)I段、II段均裝有江都華宇電氣HDM-2000兩段合體監(jiān)測在線絕緣監(jiān)測裝置1套，其絕緣裝置顯示I段U+=19 V、U-=112 V、R+=500 kΩ、R-=500 kΩ，II段U'+=19 V、U'-=113 V、R'+=500 kΩ、R'-=495 kΩ。同時使用萬用表測量系統(tǒng)對地電壓，與絕緣裝置顯示基本一致。在兩套系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行時，在線絕緣監(jiān)測裝置各支路的接地電流基本為0 mA且沒有告警信息。由于該變電站需要進(jìn)行蓄電池更換，因此其直流系統(tǒng)供電方式采用環(huán)形供電。將1組蓄電池脫離出來，當(dāng)兩套系統(tǒng)通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)時，絕緣監(jiān)測裝置顯示#9支路的接地電流為10.4 mA，并發(fā)出接地告警。再次恢復(fù)到兩組蓄電池并列運(yùn)行的方式，此時絕緣監(jiān)測裝置又顯示II段欠壓，并發(fā)出告警。

3 故障查找過程

3.1 支路告警查找

將直流系統(tǒng)接地測試儀接于直流總饋線屏，便于查找故障。直流正常分列運(yùn)行方式改為由兩組蓄電池供電的環(huán)形臨時供電方式，將QDB-81信號源接入II段直流系統(tǒng)，同時在I段接入47 kΩ的平衡橋。QDB-81信號源檢測出的正極、負(fù)極對地阻值分別為R+=45.8 kΩ、R-=196.4 kΩ，系統(tǒng)電容為49.3 μF。

絕緣監(jiān)測系統(tǒng)報#9支路接地告警，由于直流饋線總屏#9支路電纜接至220 kV保護(hù)室直流饋線屏II段（分饋線屏），因此用測試儀鉗形表檢查各支路時發(fā)現(xiàn)I段至母差保護(hù)屏的直流波形出線異常，不是相對平直的直流電壓波形，而是有交流特征的正弦波。針對此現(xiàn)象，工作人員到母差保護(hù)屏對其各個支路進(jìn)行檢測。由于母差保護(hù)屏沒有接入信息保護(hù)子站和軟報文信息，并且沒有遙信量，因此對波形波動較大的回路啟動失靈壓板進(jìn)行投退。當(dāng)對線路啟動失靈壓板退出時，9#支路接地故障恢復(fù)正常。由此得出結(jié)論，此現(xiàn)象是線路保護(hù)屏I段直流和II段直流正極形成環(huán)網(wǎng)導(dǎo)致絕緣能力降低所引起。

3.2 欠壓告警查找

首先，對直流總饋線屏II段母線端子排上的4條出線支路進(jìn)行分析，擬定可能存在問題的出線支路，經(jīng)工作人員對照系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖發(fā)現(xiàn)#9支路為戶外電纜且線路較長。

其次，將運(yùn)行方式改為環(huán)路運(yùn)行，這樣可以避免該支路全部失壓發(fā)遙信。選取I段母線段端子排上的空端子，在II段母線端子排上找出波形異常的9#出線支路電纜，然后將兩根試驗(yàn)線一端用鉗子夾住#9支路一端的正、負(fù)極，另一端用連片接在I段母線空端子上（注意對應(yīng)好正、負(fù)極）。此時需注意一定要用萬用表確認(rèn)所連接導(dǎo)線電壓已經(jīng)接通，然后合上I段母線端子排上所選取的空端子對應(yīng)空開，同時拉開原來由II段母線供電的#9支路的空開，此時#9支路由I段母線供電[9,10]。

再次，將環(huán)形供電方式恢復(fù)為并列的運(yùn)行方式。此時若I段正極或負(fù)極電壓報欠壓，電壓壓差降低較大，同時II段母線電壓顯示為正常電壓，則確認(rèn)此支路有問題。同理，此方法也能推廣其他支路進(jìn)行測試。

最后，改變并列的運(yùn)行方式，形成環(huán)形供電方式。將II段的#9支路空開合上（需要用萬用表量一下試驗(yàn)線是否有電壓，避免出線失壓），然后將空端子拉開，此時#9支路恢復(fù)到原來的II段母線供電，供電方式為兩段并列供電，II段欠壓告警燈亮起，可以再次確定該支路所接的某個保護(hù)裝置存在問題。

經(jīng)工作人員對照系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖，#9支路為500 kV保護(hù)室直流分饋線屏供電電纜，此電纜由戶外連接至保護(hù)室直流分饋線屏。在斷開73B電纜芯后，II段電壓恢復(fù)正常，工作人員測試發(fā)現(xiàn)戶外端子箱到主變本體接線盒處的電纜芯阻值小于1 MΩ，按規(guī)定此阻值為不合格?；诖耍瑢Υ穗娎|更換線芯，更換后再次接上保護(hù)室內(nèi)主變本體保護(hù)屏的電纜芯，II段電壓顯示正常。

4 兩段直流系統(tǒng)合母聯(lián)后接的原因分析

正常運(yùn)行環(huán)網(wǎng)電氣簡圖如圖2所示。

正常運(yùn)行時，負(fù)載通過環(huán)網(wǎng)從I段直流系統(tǒng)母線和II段直流系統(tǒng)母線取電源，I段直流系統(tǒng)母線和II段直流系統(tǒng)母線除了該環(huán)網(wǎng)支路外無其他直流。電流存在以下關(guān)系：

式中：I為I段直流母線總電流；I1+為I段母線正級電流；I1-為I段母線負(fù)級電流；I2+為II段母線正級電流；I2-為II段母線正級電流；ΔI為電流差（不平衡電流）。正常運(yùn)行中，由于沒有其他環(huán)網(wǎng)支路，因此支路不存在不平衡電流。

兩套直流系統(tǒng)合母聯(lián)運(yùn)行環(huán)網(wǎng)電氣簡圖如圖3所示。

I段直流系統(tǒng)母線和II段直流系統(tǒng)母線合母聯(lián)，相當(dāng)于1個電源，負(fù)載通過環(huán)網(wǎng)從I段直流母線系統(tǒng)和II段直流系統(tǒng)母線取電源。電流存在以下關(guān)系：

由于存在母聯(lián)合環(huán)，因此兩個回路將出現(xiàn)不平衡負(fù)載電流，導(dǎo)致ΔI'≠0。微機(jī)在線絕緣監(jiān)測裝置發(fā)母線電阻門限告警和支路門限告警，此時的母線絕緣阻值在500 kΩ左右，但支路絕緣電阻根據(jù)電流計(jì)算誤判計(jì)算結(jié)果較小，發(fā)出絕緣告警。

5 結(jié) 論

針對某500 kV變電站直流系統(tǒng)變電站進(jìn)行蓄電池更換工作時，將直流系統(tǒng)供電方式采用環(huán)形供電，但當(dāng)兩套系統(tǒng)通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)時，在線絕緣監(jiān)測裝置顯示#9支路的接地電流為10.4 mA并發(fā)出接地告警。將可能發(fā)生故障支路改接到空母線接線端子排上，通過母線電壓異常這一現(xiàn)象可以快速排查出故障支路。此種直流接地查找方法具有較好的針對性，可快速查找出直流系統(tǒng)接地故障所在，保證直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行。