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繼電保護(hù)交直流串?dāng)_故障與措施分析
重慶五一技師學(xué)院 方偉 2014/1/8 16:08:49
摘要：電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中由于設(shè)計安裝缺陷、外力、絕緣老化、過電壓、誤操作等原因引起短路、斷線等故障。本文主要分析繼電保護(hù)交直流串?dāng)_原因分析及解決措施。
關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；交直流；串?dāng)_
繼電保護(hù)裝置誤動給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重的影響，其中交直流電源串?dāng)_是造成保護(hù)誤動的主要原因之一。如：工頻交流量竄入直流系統(tǒng)；交流設(shè)備接入直流系統(tǒng)和直流量竄入保護(hù)交流電流回路。根據(jù)典型案例可知，直流電源和工頻交流電的同時存在，是交直流串?dāng)_的根本原因，推廣變電站電源單一化，可以有效減少保護(hù)裝置交直流串?dāng)_導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動事故的發(fā)生[1]。
1繼電保護(hù)交直流電源系統(tǒng)
繼電保護(hù)110V(或220V)直流電源系統(tǒng)是所內(nèi)所有繼電保護(hù)，自動化，以及二次控制回路、斷路器分合閘、事故照明等設(shè)備工作的電源(以下簡稱直流電源)，直流電源內(nèi)部有蓄電池，能保證在交流失電狀態(tài)下不間斷連續(xù)供電-直流電源使用蓄電池進(jìn)行儲能，結(jié)構(gòu)簡單可靠容易滿足沒各對電源高，可靠性要求；直流電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與所帶的負(fù)載設(shè)備工作特性密切相關(guān)，直流電源系統(tǒng)的電路設(shè)計、制造工藝、現(xiàn)場安裝、運(yùn)行管理均影響直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，設(shè)計開始就應(yīng)充分考慮影響直流電流安全運(yùn)行的各種因素，將安全運(yùn)行的目標(biāo)貫穿于從設(shè)計到運(yùn)行的全過程，此外，在運(yùn)行實(shí)踐中應(yīng)不斷總結(jié)直流系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不足之處，并結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)條件，以及采用先進(jìn)的技術(shù)及科學(xué)的管理方法來不斷提高直流系統(tǒng)安全運(yùn)行的整體水平。直流電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，在不同的技術(shù)條件下也演繹出許多版本，實(shí)踐證明，直流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成對安全運(yùn)行有重大影響[2]。
2繼電保護(hù)交直流串?dāng)_的故障分析
2.1繼電保護(hù)交直流串?dāng)_原因分析
直流系統(tǒng)操作干擾產(chǎn)生的原因在低壓直流和交流回路中帶電感元件和輔助繼電器、斷路器操作線圈等的操作可能引起很高的電壓，這是重要而危險的干擾來源。如果被操作的斷路器是理想斷路器，亦即斷路器斷開時間為零，耐壓為無限大，則暫態(tài)只限于線圈及其引線范圍，振蕩的頻率通常很低，約1000Hz，但將產(chǎn)生很高的尖峰電壓，其值可達(dá) ，則可得 Umax=－18.9kV
如果斷路器不是理想的，則在觸點(diǎn)開斷過程中電弧可能重燃，這將引起很嚴(yán)重的暫態(tài)過電壓，這種暫態(tài)過電壓將傳至直流母線，波及整個控制回路，在此情況下，在斷路器斷開的整個行程中，每當(dāng)其觸點(diǎn)兩端的暫態(tài)振蕩過電壓值超過由當(dāng)時觸點(diǎn)間距離所決定的擊穿電壓時，電弧將重燃，因而電流時斷時續(xù)，更加劇了整個振蕩過程。此時線圈和引線的雜散電容時而充電至很高電壓，時而突然向控制母線放電，形成一系列電壓浪涌，傳至整個控制網(wǎng)絡(luò)。
2.2繼電保護(hù)交流串?dāng)_原因分析
目前變電站的建設(shè)規(guī)模日益增大，有的變電站出線多達(dá)幾十路，且保護(hù)一般都配置雙重化，同時由于保護(hù)屏和操作箱內(nèi)同時存在交直流電源，在保護(hù)配置復(fù)雜化的同時，與其配套的相關(guān)二次線路也隨之復(fù)雜，直流系統(tǒng)和交流系統(tǒng)的任何一個支路存在隱患都可能造成交直流串?dāng)_，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備跳閘停電的嚴(yán)重后果。
3繼電保護(hù)交直流串?dāng)_故障的措施分析
直流系統(tǒng)接入逆變器后，逆變器交流側(cè)故障會對直流系統(tǒng)產(chǎn)生影響，主要有以下4個方面：
(1)當(dāng)節(jié)點(diǎn)3與接地點(diǎn)1接通時，逆變器交流側(cè)單點(diǎn)接地，系統(tǒng)通過直流測控點(diǎn)構(gòu)成閉合回路。與直流接地系統(tǒng)相同，由于測控點(diǎn)高電阻的作用，接地電流數(shù)值很��；與直流接地不同的是流過測控點(diǎn)的接地電流的大小和方向都隨時間變化，同時逆變器直流側(cè)正負(fù)極流人與流出的電流也不等，即產(chǎn)生不平衡電流，此信號可以用來監(jiān)測和保護(hù)逆變器[3]。
(2)當(dāng)節(jié)點(diǎn)3與接地點(diǎn)1接通，同時節(jié)點(diǎn)4與接地點(diǎn)2接通時，逆變器交流側(cè)兩(多)點(diǎn)接地，接地點(diǎn)間就構(gòu)成一個或者多個回路。由于接地點(diǎn)對地電壓初始相位和頻率的微小差異，因此不同接地點(diǎn)會產(chǎn)生電壓差；由于此時接地電流可以不通過直流測控點(diǎn)高阻而構(gòu)成回路，因此接地電流數(shù)值可能非常大。同時，逆變器直流側(cè)會產(chǎn)生很大的不平衡電流。
(3)逆變器交流側(cè)短路時，系統(tǒng)會在極短的時間內(nèi)產(chǎn)生很大的沖擊電流，對系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，使逆變器直流側(cè)電流數(shù)值很大，但無不平衡電流。
(4)當(dāng)節(jié)點(diǎn)3與節(jié)點(diǎn)5接通時，逆變器交流側(cè)與直流側(cè)短路。
當(dāng)直流電源一極接地后，如再發(fā)生另一點(diǎn)接地，則容易產(chǎn)生寄生回路，造成保護(hù)設(shè)備拒動，為此直流系統(tǒng)均安裝直流絕緣監(jiān)測裝置，在一點(diǎn)接地時及時發(fā)生直流電源接地故障報警信號，告知值班工作人員進(jìn)行處理。直流絕緣監(jiān)視裝置檢測直流接地時需要在直流電源正負(fù)二極對地接入對地檢測電阻，一般這個電阻值均大于幾十千歐，對直流系統(tǒng)安全運(yùn)行沒有影響。現(xiàn)在大型變電所一般均采用有自動查找支路接（未完，下一頁）
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