直流系统负极一点接地致开关跳闸原因分析.pdf

第3 6卷第9期 2 0 0 8 年 5月 t日 继 电 器 RELAY、b1 3 6 NO 9 M a y t，2 0 0 8 直流系统负极一点接地致开关跳闸原因分析 魏伟明，魏秉国 (1 绍兴电力局，浙江 绍兴 3 1 2 0 0 0；2 濮阳职业技术学院机电工程系，河南 濮阳 4 5 7 0 0 0)摘要：通过对直流系统负 极一点接地引 起开关跳闸的情况介绍。分析了直流系统在一点接地时可能出现的开关跳闸原因，并 提出了相应的防范措施和对策。以求引起电力系统各级人员，特别是广大生产现场工作人员的高度重视。关键词：直流系统；负极；一点接地；开关；跳闸 Ca u s e s a n a l y s i s a b o u t o n e p o i n t e a r t h i n g l e a d i n g t o b r e a k e r t r i p p i n g i n DC s y s t e m WEI W e i-mi n g ，W E I Bi n g-g u o (t S h a o x i n g E l e c t ri c p o w e r B u r e a u，S h a o x i n g 3 1 2 0 0 0，C h i n a；2 P u y a n g P l o y t e c h n i c C o l l e g e，P u y a n g 4 5 7 0 0 0，C h i n a)Abs t r a c t：By i nt r o duc i n g on e p oi n t e a r t h i n g l e a di ng t o b r e a ke r t r i p pi ng i n DC s ys t e m，t hi s p a p er a n a l y s es t h e r e a s o ns t ha t br e a k e r ma y tr i p wh e n o n e po i n t e a r t h e d i n DC s y s t e m An d s o me p r e v e n t i v e me a s u r e s a r e p r o po s e d t o a t t r a c t t h e l e a d e r s an d wo r k e r s g r e a t i mp oa n c e Ke y wo r d s：DC s y s t e m；c a t h o d e；o n e po i n t e a r t h i n g；b r e a k e r；t r i p p i n g 中图分类号：T M6 4 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 3-4 8 9 7(2 0 0 8)0 90 0 7 6-0 4 0 引言 直流系统在变 电站中具有十分重要的地位。要 保证一个变 电站长期安全运行，其 因素是多方面的，但保证直流系统的正常运行，特别是保持直流绝缘 的良好，防止人为因素引起的绝缘不良，特别是负 极一点接地时可能误跳开关必须引起高度重视。电力系统以往的教科书或技术问答，都强调，若发生一点接地时，仍可继续运行，但必须及时发 现、及时消除，以免当发生两点接地时，可能使断 路器误动或拒动。但根据现场实际运行经验，由于 直流系统正、负极对地分布电容的存在，直流系统 负极一点接地，同样可能导致开关误跳 闸。目前，对直流系统负极一点接地致开关误跳闸的情况，还 没有引起电力系统各级人员的高度重视，实际工作 中未见有防止一点接地的明确的危险点预控措施，更很少见对此类问题的专题研究，更不必说对各类 保护、自动装置及开关采取相关的反事故措施。为 此通过对直流系统负极一点接地致开关跳闸的原因 分析，探讨可能采取的组织措施和技术措施，对提 高现场工作人员的安全意识，提高开关的可靠运行，甚至对开关相关标准的制定，是很有必要的。1 现行教材或其它资料对直流接地危害的 分析 目前，电力系统现行教材中对直流接地的危害 性，一般按以下原理分析 。+KM+KM 图 1直流系统接地情况图 F i g t Ci r c u i t g r o u n d i n g p h e n o me n o n g r a p h s i n DC s y s t e ms 1 1 两点接地时易造成开关误跳 如图 1 所示，当发生 A、B两点接地时，电流继 电器 K A 1、K A 2 触点被短接，将使I(M 动作致开关跳 闸；A、C两 点接地，因 K M触点被短接而跳闸；同 理，在 A、D两点，D、F两点等接地时都同样会造 维普资讯 http:/ 魏伟明，等 直流系统负极一点接地致开关跳闸原因分析 7 7 成开关跳闸。1 2两点接地时易造成开关拒跳 如 图 l所示，接地点发生在 D、E两点，B、E 两点或 C、E两点，则开关可能会拒绝跳 闸。1 3一点接地时一般认为短时危险性不大 发生一极接地时，由于没有短路 电流，熔断器 不会熔断，仍可继续运行，但也必须及时发现、及 时消除。2 实际发生直流负极一点接地时开关跳闸 的情况及原 因分析 2 1工作 中发生直流负极一点接地 引起开关跳闸 某 2 2 0 k V变电站，主变保护常规检验，工作人 员在执行二次安全措施，拆除主变保护联跳 1 1 0 k V 旁路开关有关端子时，不慎发生接地，引起 1 1 0 k V 旁路开关跳闸。图 2旁路开关跳闸回路示意图 F i g 2 S k e t c h o f ma p b y p a s s c i r c u i t b r e a k e r t rip l o o p 4 n I 92 2 0 V)n l O I 2 YJ J 3 广 一 一一 一 人“1 2 6 1 2 3 V 2 S H1 3 1 r J BJ 1 2 卜一(，J B J 1 1 2 卜一 )l o 0J 6 2 c Q】6 图3 F C X系列操作箱三相跳闸回路图 F i g 3 T h r e e p h a s e t r i p l o o p c h a r t s o f F CX o p e r a t i o n c a b i n e t 按图 2所示，工作人员在进行 3 3号头拆除工作 时，发生直流接地，即图中 点接地时，发生开关 维普资讯 http:/ 继 电器 跳闸。事后分别在、点模拟一点接地，也同样 发生开关跳闸。图 2中正对地、负对地电容 C代表直流系统所 接 电缆对地电容及各静态保护装置的抗干扰对地电 容之和，正因为分布电容 c的存在，上述点发生接 地时，Y 3线圈两端电压有可能大于其动作电压而跳 闸。2 2因设备回路绝缘不 良致一点接地时，开关跳闸 2 2 1因操作箱内部回路绝缘不 良引起负极一点接 地 某 2 2 0 k V变电站 2 2 0 k V某间隔开关配 F C X系 列操作箱，部分跳 闸回路接线如图 3所示。因永跳继 电器 2 T J R线圈正端的引线与插件外 壳绝缘破损，引起对地绝缘电阻绝缘不稳定，有瞬 间接地现象，从而引起开关跳闸。图 4 跳 闸示意图 Fi g4 Tr i p s ke t c h m a p 图 4中，为直流系统正对地绝缘 电阻，C为 分布电容，为绝缘损坏处的接地电阻。动作原因 与 2 1 一样。2 2 2 因 A开关合闸线圈引出线磨损，在合 闸过程 中发生负极瞬间一点接地 磁铁外壳 图 5 A开关合 闸线 圈磨损接地 F i g 5 A b r e a k e r c l o s i n g c o i l we a r c i r c u i t g r o u n d i n g 曾有报道某电厂升压站出线开关，在启动磨煤 机合磨煤机 A开关时，几次引起出线 B开关跳闸的 情况。经多次检查原因不明，后用万用示波表(接 在 A开关跳合闸线圈回路中)，终于捕捉到了直流系 统极短暂的负极接地情况。图 6 负极一点接地 及 B开关控制回路图 F i g 6 Ne g a t i v e e l e c t r o d e o n e p o i n t g r o u n d i n g a n dB b r e a k e r c on t r ol l o op ch a r t s 3 对直流负极一点接地引发开关跳闸的深 入思考 查原电力工业部电安生 1 9 9 4 1 9 1号文件 电 力系统继 电保护及安全 自动装置反事故措施要点 中 2。3 条“跳闸出口继电器的起动电压不宜低于直 流额定电压的 5 0 ，以防止继电器线卷正电源侧接 地时因直流回路过大的电容放 电引起的误动作；但 也不应过高，保证直流 电源降低时的可靠动作和正 常情况下的快速动作。对于动作功率较大的中间继 电器(例如 5 w以上)如为快速动作的需要，则允 许动作 电压略低于额定电压的 5 0 9 6，此时必须保证 继 电器线卷的接线端子有足够的绝缘强度。如果适 当提高了起动电压还不能满足防止误动作的要求，可以考虑在线卷回路上并联适当电阻 以作补充。”及 原国家 电力公司 国电调 2 0 0 2 1 3 8号“防止电力生 产重大事故的二十五项重点要求”继 电保护实施细 则第 7 8条 “对经长 电缆跳 闸的回路，要采取防 止长电缆分布电容影响和防止出 口继 电器误动的措 施，如不同用途的电缆分开布置、增加出口继电器 动作功率，或通过光纤跳闸通道传送跳闸信号等措 施。”都不同程度地阐述 了有关长电缆引起分布 电容 过大时，直流接地可能存在的不良情况及相关措施。但实际生产现场，还有很多值得探讨或应作为危险 点预控措施但还未引起大家注意的地方。本文 2 1中的情况，是由于人为原因引起的直 流负极一点接地，这在二次回路实际工作过程中，有时是不可避免的，为此笔者认为，此条应作为基 维普资讯 http:/ 魏伟明，等 直流系统负极一点接地致开关跳闸原因分析 一 7 9一 本危险点预控措施列入二次回路工作中。提醒现场 工作人员，改变直流一点接地危害性不大的观念，充分认识到负极一点接地的危险性。必要时考虑有 关工具绝缘处理或配置必要的绝缘工具(如绝缘螺 丝刀)等，进一步减少工作中接地的可能性。对广 大运行人员，在实际操作、日常运行维护中，要严 防直流接地情况的发生，尤其是在使用万用表测量 出口压板两端电压时，万用表量程位置正确，并切 实避免测量过程中误碰等情况出现。本文 2 2中的情况，是两种不同的设备原因引 起的直流一点接地。对 2 2 1，笔者核查 了系统中 在用的较多厂家、型号的操作箱或成套保护中的操 作回路，回路组成基本相同。从预防直流负极一点 接地时可能致开关跳闸的角度分析，如将 图 4中 R l 改接至负电源侧(如图 7)，此做法也符合 电力系 统继电保护及安全 自动装置反事故措施要点中关 于“如果用低额定电压规格的直流继 电器 串联 电阻 的方式时，串联 电阻的一端应接于负电源”的要求。很多继 电保护专业制造厂家及继 电保护管理人员，也应认真考虑这个情况，必要时应进行反措改造。图 7操作回路电阻改接后图 F i g 7 Ch a r t o f o p e r a t i o n l o o p r e s i s t i v i t y wi r i n g c h a n g e d 近年来，由于直流回路中电容 自放 电引起出口 中间继 电器误动的情况在大型变 电站显得较为突 出。直流系统的对地分布 电容情况是直流系统越大，回路越复杂，所接设备越多，系统呈现 的对地分布 电容越大；变电所投运时间越长，分布 电容越大；静态型保护装置越多，分布 电容也越大。要从根本 上解决直流一点接地时因分布电容放 电引起开关跳 闸的问题，笔者认为，提高出口中间继电器的动作 电压以达到防止误动的措施已迫在眉睫，特别是提 高开关跳闸线圈的动作电压势在必行。目前国家及 行业有关标准规定开关跳闸线圈的最低动作 电压为 操作电压额定值的 3 0 6 5 之 间【2 J，在此前提下，直流系统负极一点接地引起开关跳闸的理论是成立 的，只有按 电力系统继 电保护及安全 自动装置反 事故措施要点中 2 3条要求，将动作电压提高至 5 0 及 以上，并以此指导现场技术反措及相关开关的 设计、制造，相关规程的适当修改，开关在现场的 可靠运行是有保证的。应该说，随着直流电源技术 的不断发展，按国家电网公司输变 电设备管理规范 附件 9 国家电网公司直流 电源系统技术标准 5 1 0 条事故放 电能力“蓄电池组按规定的事故放电电流 放电 1 h后，叠加规定的冲击 电流，进行 l 0次冲击 放电。冲击放 电时间为 5 0 0 m S，两次之间间隔时间 为 2 s，在 l 0次冲击放电的时间内，直流(动力)母 线上的电压不得低于直流标称 电压的 9 0 。”的要 求，直流系统的容量能满足这个要求，将开关跳闸 线圈的最低动作电压修改至操作电压额定值的 5 0 不会影响开关的可靠跳闸。4 结论 对 直流系统负极一点接地 引起开关跳 闸的情 况，笔者经过了较长时间的观察与分析，怀疑有这 个 隐患存在。随着实地试验的进行，相关事故通报 的学习，通过对大量规程、规范及反事故措施的查 阅，事实证明直流负极一点接地也会引起开关跳闸，希望现场运行、检修人员引起重视，同时也盼望相 关专业人士作深入理论研究，以期用理论数据来指 导、解惑。参考文献 1 国家 电力调度通 信 中心 电力系统继 电保护 实用技术 问答(第 二版)【M】北 京：中国 电力 出版 社，2 0 0 0 3 3 9 3 4 0 Na ti o n a l P o we r Di s p a t c h a n d Co mmu n a t i o n Ce n t e r R e l a y P r o t e c ti o n Pra c ti c a l T ech n i p u e Q u e s ti o n a n d A n s we r o f t h e P o we r S y s t e m M B e ij i n g：C h i n a E l ect r i c P o we r P r e s s，2 0 0 0 3 3 9 3 4 0 2 D L T 5 9 6 1 9 9 6，电力设备预防性试验规程I S DL T5 9 6 1 9 9 6，T h e P r e v e n ti v e Te s t Wo r k f o r El ect r i c E q u i p me n t R e g u l a t i o n I S 收稿 日期：2 0 0 7-0 9 1 9；修回 日期：2 0 0 7 1 0-2 6 作者简介：魏伟明(1 9 7 0-)，男，工程师，长期从事变电运行技术 管理工作：E m a i l：s x w w mz j e O I l l 魏秉国(1 9 8 9-)，男，副教授，主要从事物理学、电子学的 教擘与科研工作。维普资讯 http:/