交直流混電的危害及預防

Summary：眾所周知，如果工作人員誤把交流串入直流系統(tǒng)，如此不正確的做法是相當危險的，如果將交流電串入直流電系統(tǒng)，那么繼電保護的裝置會產(chǎn)生錯誤的動作而引發(fā)事故。所以，我們要認識變電站交流串入直流系統(tǒng)的危害，這樣可以更好地運維變電站現(xiàn)場。Keys：交直流混電；危害；預防1交流串入直流系統(tǒng)的原理解釋有兩種情況通常會造成交流串入直流系統(tǒng)：一種是工作人員的失誤，在檢修的時候錯誤地短接兩次接線端子；另一種是設備的運行是正常的，但其中交直流的絕緣電纜受到破壞或者直流電纜的對地電容明顯偏大等。作為電力系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，直流電源是由兩部分組成的：一部分是整流裝置把交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源以維持繼電保護和自動控制設備的需要；另一部分是蓄電池組，通常掛在直流母線之上，這兩個部分共同組成了直流系統(tǒng)，主要功能是控制及保護、事故照明等。交流電串入直流是直流電源故障的主要形式。直流與交流系統(tǒng)是兩個分別的系統(tǒng)，在正常的情況下彼此是不會發(fā)生聯(lián)系的，但是有些特殊情況可以導致交流串入直流。2交直流混電的危害原因分析在密閉和有灰塵的環(huán)境下，運行時間較長的變電站10kV開關(guān)柜面板上安裝的數(shù)字電能表的交流接線上覆蓋了一層黑灰、直流接線長黑毛（包括485電纜），UPS、開關(guān)柜里面的交直流電纜也存在這種情況。這些黑灰和黑毛均是由感應電引起的，并且有些設備的交直流接線端子距離很近。如果不做這些設備的裸露芯線和接線端子的除灰工作，交直流混電事故必然發(fā)生。這是造成這幾起火災事故的根本原因。變電站二次系統(tǒng)的交流電往往具有電壓高、電流大、輸出功率高、連接電纜粗、電阻小、絕緣水平較好的特點。如電源電壓220V（或380V）、電壓互感器（TV）額定輸出電壓為100V、電流互感器（TA）額定輸出電流為5A時，接線電纜芯線的直徑一般在2．5mm2以上，回路等效電阻通常小于5Ω。相比較：直流電的電壓往往較低，典型值為110V、48V、24V、12V；電纜芯線較細，一般1．5mm2以下。回路等效電阻大，僅串聯(lián)電池組的內(nèi)阻就達10Ω；絕緣水平較低。Ｒ直＞Ｒ交，因此在交直流混電事故中，交流電源所產(chǎn)生的短路電流和直流電源所產(chǎn)生的短路電流均對直流設備的破壞作用大。這也是在交直流混電事故中直流設備（UPS、蓄電池等）首先出現(xiàn)火災的原因。直流電纜和現(xiàn)場布置的接地網(wǎng)設備距離太近，一旦設備出現(xiàn)故障或者倒閘引起零序電流走到直流電纜的附近，就會通過電纜對地分布的電容直接串入直流電系統(tǒng)當中。3交直流混電的預防3.1運營管理措施（1）在電纜敷設施工中，應加強防護措施，避免電纜擦傷。驗收時，應嚴格檢測電纜的絕緣水平，對同一溝槽中可能受到擦傷的運行電纜也應進行絕緣水平檢查。絕緣水平不符合要求的電纜不得投入運行。（2）管理交流電源的接入。在改造工程中，相關(guān)的設備還沒有安裝完成，設備使用的交流電源已經(jīng)和運行的設備交流電源搭接，在工作人員沒有確定接入的設備回路是否正常、絕緣性能是否良好的情況下，運維人員要敦促施工人員切斷和運行設備的交流電源的開關(guān)，同樣要在電源斷點地區(qū)張貼指示牌，告知禁止合閘。在完成改造工程的相關(guān)設備準備工作后，連接二次線路，確定回路正常，絕緣性正常，所需接入的運行設備交流電源正常，然后跟變電站申請，經(jīng)同意，再由工作人員投入交流電源的開關(guān)，未經(jīng)允許，其他人等不得擅自投退電源開關(guān)。（3）管理直流電源的接入。安裝與調(diào)試相關(guān)設備階段，直流電源需從繼保小室內(nèi)的保護試驗專門電源屏上接出來，絕對不能用正在運行的直流電源。在改造擴建的工程中，直流電源的回路就已經(jīng)在直流分屏上搭好，這時應該關(guān)閉直流分屏的電源開關(guān)，同時應該張貼標識牌于電源斷電處，告知人們有人正在工作，禁止合閘。施工單位的設備調(diào)試和二次接線工作結(jié)束后，要確定回路正常、絕緣性是否良好，驗收合格后就接入運行的直流電源，要跟變電站申請，經(jīng)變電站領(lǐng)導同意后，才能讓工作人員開啟直流分屏上控制直流電源的開關(guān)，嚴格禁止未經(jīng)允許工作人員擅自接入直流電源的開關(guān)。3.2電位補償法電位補償法是通過電流抵消的方式來消除直流偏磁的影響，電位補償法也就是常說的反向電流法，也就是通過電流反向的方式來消除或減弱電流的作用和影響，故分為正向電位補償和負向補償。其中U0為大地電動勢，U為補償電源電動勢。如果將所有點位方向以及電流方向取反，則為負電位補償法。正負電位補償法不改變系統(tǒng)的參數(shù)，結(jié)構(gòu)比較簡單，對直流電流的補償可以控制，在對變壓器中性點直流電流抑制的實際應用中具有較大的優(yōu)勢。3.3串接電容法通過在變壓器中性點與系統(tǒng)地之間串接電容，以達到隔斷直流的目的。在中性點裝設電容后，如果主變高壓側(cè)發(fā)生接地故障，變壓器中性點產(chǎn)生很高的暫態(tài)電壓，當電容器兩端電壓達到限值時，通過電流旁路保護動作以限制暫態(tài)電壓幅值，降低了對中性點串接電容器的容量要求。當系統(tǒng)恢復正常運行后，電流旁路保護裝置自動復歸，中性點串接電容器重新投入運行。不過使用這種方式提高了中性點的電位，改變了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，繼電保護裝置定值需重新整定，對絕緣的配合也有一定要求。3.4反事故措施我們在進行二次設備的安裝過程中，嚴格實施自動裝置的反事故措施。（1）有直流接地和大部分光字牌的信號暗亮、頻繁地燒控制保險，跳合線圈的時候，最應該優(yōu)先考慮的是有交流電串入直流的回路。方法是，用萬用表的交流電源來檔測直流母線的對地電壓。（2）一旦確定是交流接地，馬上組織工作人員積極應對，以免造成更加嚴重的后果。（3）拉路法以及取保險法可以診斷直流接地的方位，此時可以考慮是否有相似的單點或者多點接地，如果不這樣考慮會使查找的任務無從下手。（4）我們在應用拉路法或者取保險法來查找直流接地點時，設備還在不斷運行中，因此在拉斷直流電源的時候，要和運行人員及時溝通并清楚交代，同時要注意拉斷的時間要短，太長了就容易出現(xiàn)設備故障，保護裝置就不能行使正確動作。（5）在查找直流接地點時，一定不能毫無目標地拉路，應盡可能地收集直流接地的前后的信息，比如直流回路是否工作、已經(jīng)進行了哪些操作等，然后再從現(xiàn)場的信號中做出判斷。結(jié)束語：保護開關(guān)的回路電纜很長，因此對地分布的電容就比較大，交流串入直流系統(tǒng)就會錯誤啟動保護裝置以及開關(guān)誤跳等現(xiàn)象。為了能降低直流回路對地電容，可以在保護回路里裝設大功率繼電器，這樣就使光耦動作門檻提升了，平時一些不投跳回路電纜也被斷開了。這樣做的結(jié)果是預防了交流串直流現(xiàn)象所引起的保護誤動及開關(guān)誤跳。相關(guān)工作人員在提升自身專業(yè)技能的同時，也要加強對直流、交流系統(tǒng)的管理，使交流串入直流系統(tǒng)的可能性降到最低，以確保電網(wǎng)平穩(wěn)安全地發(fā)展運行。

總之，如今的變電站工作越來越復雜，設備運行要求越來越高，我們應在日常工作中多做運行維護工作總結(jié)以提高我們的故障處理能力，而在變電站用交直流系統(tǒng)運行工作中我們不僅要掌握故障處理技巧，還要就故障監(jiān)測和處理的設備進行更新、對維護體系的科學化進行革新。Reference：

[1]潘紀良.變電站直流系統(tǒng)的運行及維護檢