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变电站直流电源回路故障分析

更新时间:2009-03-28

直流电源回路作为变电站内主要的供电回路,对装置的正常运行、信号的正确发信及断路器的可靠动作起着重要作用。国网十八项反措要求,双重化配置保护装置的直流电源应取自不同蓄电池组供电的直流母线段,每套保护装置的直流电源与其对应的操作电源、电压切换箱电源均应取自同一蓄电池组供电的同一母线段。所有的装置电源、控制电源、信号电源均应单独配置电源空开,各回路电源不能交叉或串电〔1〕

实际运行中,因基建施工不规范、竣工验收不到位等原因,现实中变电站二次回路存在大量的电源交叉或串电等现象,对电网的安全稳定运行埋下了极大的隐患。结合多年变电二次检修及现场消缺经验,通过对大量二次回路故障查找进行分析、总结,二次电源交叉或串电故障大致可分为4类,均可通过合理的操作程序,采用拉路的方式 (即拉开电源空开后进行观察或量取电压)快速查明故障点。

现针对各类障情况,分别从基本接线方式、故障原因、存在的危害及查找方法等方面进行分析。

1 直流电源回路的故障形式

1.1 同一段母线不同支路之间正负极混接

对于同一段直流母线,两不同支路之间正、负极混接;如图1所示。

  

图1 不同支路间正、负极混接接线

故障原因:一般属基建施工遗留问题,在施工中因将多根电缆绑扎一起接线,或在保护屏内直流电源端子段处接线错位等原因造成不同支路之间的电源正、负极混接。在所有空开都正常投入的情况下,设备运行正常,

存在问题:拉开任一支路空开,可能造成两路负载电源消失,降低设备供电可靠性。同时两路负载不均衡,可能因两支路检查到不平衡电流而误报直流接地告警信号。

查找方法:该故障不影响设备运行,故正常运行中不易发现,只有在新安装调试或后期停电检修期间,通过加强二次回路检查,在保护屏内对不用的电源支路进行拉路后量取输出电压,进行该现象的确认及查找。

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1.2 同一段母段不同支路间连通

第四步,根据分组逐路进行拉路检查,在拉路的过程中,每拉开一路量取拉开支路正负对地有无电压,并同步观察母线对地电压是否恢复。当选定正确支路时,拉开后该支路对地仍有电压,且系统对地电压恢复正常。

  

图2 不同支路间连通而串电

故障原因:不会直接在空开出线处进行短接,多发生在信号开入回路中,因设计考虑将同屏内不同信号段端子开入至不同测控装置内,而实际厂家内部配线已将所有信号输出端子公共端连接一起,现场施工人员未能将无关端接线解开所致。

查找方法:以图3为例,KP4根据设计应为保护A的一个开入接点,因接线错误,改接点正电源误接至保护B的公共端+KM2。因该接点正常运行中为常开状态,装置实际无开入,且因该接点断开,两路电源相互独立,整个系统正常运行。运行中若一次设备发生异常,其信号监视接点KP4闭合,此时+KM2通过KP4接点经由红色标注的线路与-KM1相连,使得两套独立的直流电源系统正、负极相连,系统会出现前面所述的现象。由于KP4接点正、负极分别接于不同的系统,不能形成有效回路,故该接点也不能正常开入至装置,自动化装置及监控系统无法对其监视。因而,该故障具有很大的隐蔽性,现场查找比较困难。运行中若发生该类故障,未避免毫无针对性的对所有支路广泛进行拉路检查。需通过对全站回路通过全面细致的分析,通过把握重点,将排查范围缩小在一定范围内后,再进行拉路查找〔4〕,具体步骤如下:

“二线”即教学线与实践线。教学线以项目数据库为案例数据库,将工程化教学思想[6]贯彻到数据库课堂教学中,采取“学习-模拟-设计”三段式教学法进行教学,即:学习阶段主要是学生学习知识并验证结果;模仿阶段是学生自己实现类似的任务;设计阶段是学生自己动手应用所学知识解决新的问题。实践线按“分析-设计-应用”三阶段完成数据库应用系统开发的实践教学目标,即:问题或需求分析、数据库设计、数据库应用系统开发三阶段。

查找方法:该类故障正常情况下不影响设备运行,运行中查找比较困难,需结合停电检修,加强二次回路检查才能发现。试验前,确认所有空开均投入,所有支路电源均正常。后逐路拉开各支路空开,对地量取对应输出端子正、负极对地电压,正常应为0。若仍存在电压,则可将该支路电源空开投入,拉开其他支路电源空开,进行电压量取。这时,仍带有电压的支路即与该支路存在串电现象,通过分析接线情况可快速确定故障点。

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1.3 不同母线段正负极调整

不同直流母线段,通过负载支路正、负极相连,如图3所示。

一是大幅放宽市场准入。率先在自贸试验区全面实施市场准入负面清单制度,分步骤推广至全市其他区域,抓紧完成事业单位改革、机构改革和产业园区改革。全面优化政府职能,理顺自贸试验区、金普新区、产业园区管理体制,把自贸试验区管委会机构职能做实。推进组建市场监管局,建立以信用为基础的跨部门信息共享平台,在各级政务服务大厅推广复制自贸试验区窗口无否决权 “OK”服务举措,为企业创新试错提供宽容审慎审批监管服务。

因电源类型根据负载可分为装置电源、信号电源、控制电源、储能电源等,有些回路可以通过指示灯指示判明是否带电,而有些回路只能通过量取端子排电压确认。若是在拉开该支路空开时,能同步观察到其他支路电源消失,同时量取到该支路负载侧只带正电或负电,则可断定为两支路间电源正或负极之间混接。确定后,应从馈线屏端子排及电缆依次测量查找〔2-3〕

  

图3 两段直流电源通过某常开接点分别正、负极相连

故障原因:在二次接线过程中,误将装置A开入回路公共端电源错接至装置B电源,由于该回路中间串接了接点,若接点正常处于断开状态,正常时两路电源不存在联系,各自独立运行,故设备均正常运行,一时难以发现,该故障存在较大的隐蔽性。该故障一般在保护 (或控制)双重化,或同屏内接入的多路电源分别取自不同直流母线段的情况下容易发生。

存在问题:由于变电站220 V直流电源系统为不接地系统,每套电源正、负极经平衡桥接地,以对系统绝缘状况进行监视。对于重要负荷变电站,一般配有两套直流电源系统,两者相互独立,正常运行中不应有任何电气联系。若因二次接线原因,造成两不同电源系统正和负极相连,相连的这一极对地电压为0,两套系统的另一极对地电压分别为-220 V和+220 V。该情况下,即便系统未接地,两套直流系统会同时报直流接地告警信号,需紧急查明、处置。

1.6 旺树养分回流引起萎蔫 根据调查,果实萎蔫的树普遍偏旺,立秋后甲口愈合养分回流萎蔫多。这是由于甲口愈合后,根系为了满足恢复生长,调运大量养分,果实营养不足引起萎蔫。

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存在问题:根据 《国家电网公司十八项反措》双重化要求,A,B两套保护装置电源完全独立,且每套保护对应电源要求取自同一直流母线段,包括间隔保护装置电源、通信通道加工装置电源、控制电源、双重化配置的母线失灵保护装置电源等均对应取自同一直流母线段。若任一套装置电源不对应,出现交叉,当任意一段直流母线失压时,将会导致一套保护完全失效,另一套保护体系不完整,很容易造成保护拒动、越级,存在极大的安全隐患。

存在问题:不同支路之间正或负极连通时,单独拉开其中一支路电源空开,该回路仍带有电压,则有在工作中因疏忽而造成整个系统直流接地风险。同时,在运行中发生直流接地后,因存在不同回路间串电现象,造成系统多点接地的假象,不能通过拉路试验快速确定故障点。

第二步,检查站内接地告警发生时段,站内是否有操作或是其他异常、告警信号,同时加大对站内设备进行巡查,检查有无异常,运行中发生该类故障多由于接点切换而引起。

第三步,分析直流馈线屏各支路分布情况,将由两套直流系统同时对同一间隔设备或同一屏柜、同一机构箱、同一端子箱供电的支路分组归集,一般集中在保护双重化配置的间隔、双电源供电的重要设备、多套设备共屏安装共组一块屏但各自接取一路分属于不同的直流系统的电源,分组后再对设备接线复杂程度排序,有效缩小排查范围。

对于同一段直流母线,两不同支路之间正或负极连通而串电,如图2所示。

第五步,确定故障支路后,根据负荷重要程度,采取停电解线的方式快速查找,也可以在不停电的情况下,按图纸对线的方式,查找到故障源头。

设备投产前应加强检查、验收,通过全面采取拉路量取电压的方式,发现各类电源交叉的事故。针对图3所示案列,还需加强对遥信核对试验的规范,从信号源头进行模拟,防范用短接点方式造成的漏检,同时在传动开关时,还应加强对其他关联信号的检查,确保在开关动作过程中所有信号、开入、指示灯均正确动作且伴随开关状态转换正常。

1.4 双重化保护电源交叉

双重化保护电源交叉,如图4所示。

  

图4 双重化配置保护电源交叉

故障原因:电源交叉主要表现在保护装置电源、控制电源和母线失灵保护电源A,B套未对应取自同一直流母线段,或智能变电站同一套保护的保护装置和智能装置电源A,B套未对应取自同一直流母线段。发生电源交叉故障,主要是由于相关施工、调试及验收人员对反措要求理解不够,认识有所欠缺所致。

第一步,通过直流系统告警信号和系统对地电压测量情况,确认是否为该类故障;

查找方法:电源交叉后,一般情况下设备仍运行正常,无任何异常告警信号,只有在一套电源系统失电的极端情况下,才会产生事故,因此,容易被忽视。为全排查面、整改,彻底杜绝此类事故,可以通过量取支路正、负极对地电压的方式鉴别各支路接入的母线段。该方法主要依据两端直流母线电压不完全一致,将各支路正负母线对地电压与母线对地电压进行对比,则可确定其所属的直流母线段。若两段母线电压相差较小,则可临时修改充电机参数浮充电压值,以确保两端母线电压不一致,便于进行鉴别。

某变电站在利用该方法极性检查时,具体数据如图4所示,通过该表数据可快速确定310智能单元电源发生交叉,与1号主变变压器保护装置电源自不同直流母线段。该情况下,任一直流母线段因故障或检修失压时,会导致两套差动保护和低后备后备同时失效,双重化保护配置将失去意义。

2 总结

对变电站存在的4类故障情况,分别从接线方式、引起的原因和运行中的查找方法进行了深入分析。经归纳总结,所有问题都是由于在基建安装中,因施工方不够细致所致,竣工验收时,未开展相关检查试验或检查方法不当,最终导致大量电源回路类隐患未能及时发现、处理。后期运行中,当运行方式或条件发生变化时,则会发展成故障,影响二次设备运行的可靠性。

通过对各类故障的查找方法进行总结,可以通过在竣工验收或停电检修中扎实开展以下检查,有效排查出各类回路隐患:

以Pd(OAc)2/Cu(OAc)2为组合催化剂,无任何配体条件下,苯并恶唑与溴苯为反应底物,考察不同碱对反应的影响.当反应条件为:1(1.0 mmol),2(1.2 mmol),Pd(OAc)2(摩尔分数5%),Cu(OAc)2(摩尔分数10%),碱(2.0 mmol),甲苯(3 mL),110 ℃,在空气中反应3 h,结果如表2.

1)通过有序的、有针对性的拉开特定支路电源空开,分别量取其负载侧正、负极对地电压,有效排查出各类电源交叉、并联的问题;

大数据概念的提出和发展主要来自于信息与通信技术(ICT)领域的发展,而智慧城市概念的提出和发展则是ICT影响下人类社会的思想观念与建设实践演进的反映,两者之间具有紧密的关联关系。相关智慧城市研究仅仅发展几年,便有诸多研究成果:龙瀛等人则提出了大模型进行城市与区域研究的思路,结合推倒城镇建设用地范围、城市增长边界评价等案例,阐述了其将城市研究拓展到大地尺度与精细化单元的特点。

2)通过实际传动开关、接点并核对其是否满足预期结果,可有效排查各类通过常开接点引起的比较隐蔽的电源交叉问题;

3)采取量取支路正、负极对地电压的方式,以确认其接取的直流母线段,以确保双重化保护接线正确,该方法还能在实际运行中应用,安全性较高〔5〕

对照组36例,其中男性19例,女性17例;年龄~78 岁,平均(67.31±8.27)岁;糖尿病病程 5~23 年,平均(14.37±8.82)年;入院时空腹血糖值 9.4~19.8 mmol/L,平均(14.11±3.38)mmol/L。

参考文献

〔1〕国家电网公司.国家电网公司十八项电网重大反事故措施〔S〕.北京:中国电力出版社,2012.

〔2〕许艳阳,杨娟.查找二次回路故障的方法 〔J〕.宁夏电力,2006(5):34-36.

〔3〕张坤,王涛,刘春明.变电站二次回路运行异常及故障处理技术分析 〔J〕.消费电子,2013(24)57.

〔4〕井金全.继电保护电气二次回路隐患排查过程探讨 〔J〕.中国新技术产品,2012(13):141.

〔5〕李建平.变电站调试对二次回路隐性故障的影响分析 〔J〕.电子科技,2013,26(6):64-65.

 
袁文,曾建平,吕后勇
《湖南电力》 2018年第02期
《湖南电力》2018年第02期文献

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