变电站直流系统交流侵入问题的分析与对策.doc

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1、变电站直流系统交流侵入问题的分析与对策摘要：简单介绍了变电站直流系统交流侵入现象，指出了交流侵入对变电站直流系统的危害，针对现有变电站直流系统抵御交流侵入能力较差的问题，提出了新的改进方案，通过仿真和现场实验证明了这一改进方案的可行性。关键词：直流系统、交流侵入、高压反击、钳位二极管1.引言变电站直流系统在变电站辅助设备中起着举足轻重的作用，但由于变电站的特殊性，变电站中的直流系统比其他场合更容易受到雷电波侵入、交流侵入、直流接地等外来的干扰，这些干扰不但可能损坏二次设备，还可能引起开关误跳等严重事故。现有直流系统通过加装避雷器、直流绝缘监测装置等手段，较好地解决了雷电波侵入和直流接地查找的问

2、题，但对于交流侵入尚没有有效的解决方案，本文针对这一问题提出了改进方案，实验证明这一改进方案能有效提高直流系统应对交流侵入的能力，具有较好的实用价值。2.低压交流侵入对直流系统的影响低压交流侵入是指变电站二次交流电源（如380V站用电、压变二次侧）串入育流系统，使育流母线对地电压以50Hz的频率大幅波动的异常现象。交流侵入的原因较多，较常见的是继电保护人员误接线，例如将闸刀、断路器的联闭锁副接点与发信号的副接点搞错，将用于闸刀控制的交流电源回路接入发信号的端子排，使闭锁交流电源串入信号直流电源；也有不少因为保护装置、继电器、端子排等绝缘不良，使交流电源串入直流。变屯站现有直流系统对于＜50Hz

3、交流侵入一直没有较好的解决方案，由于变电站110/220V直流均为不接地系统，一旦由于某种原因接地的交流分量串入直流系统，就会使直流母线叠加上一个很大的对地交流电压，随着微机保护和集成型操作箱的普及，一方而各类中间继电器日益小型化，另一方而由于微机保护和自动化装置大量使用抑制共模干扰的EMI滤波器，使直流母线的对地电容日益增加，这样，侵入直流系统的交流分量将通过各直流回路的电缆分布电容、母线对地电容施加在某些中间继电器上，从而可能造成开关误动的严重事故，此外由于50Hz交流分量与流变、压变的二次电流、电压同频，还可能对某些抗干扰能力较差的保护装置、自动化装置产生干扰，导致装置损坏、开关误动。低

4、压交流串入直流系统造成开关课动的典型原理如图1所示，图中为某保护设备的跳闸出口回路，C1为二次电缆对地分布电容，C2、C3分别是直流正、负电源的对地电容（由电缆对地电容和各保护装置EMI滤波器对地电容叠加而成），A点为交流分量吊入设备直流部分的故障点，例如由于某种原因使交流电源火线接触直流系统负电源后，交流将电压通过C1、大地与继电器线圈构成回路；当交流电源火线接触正电源后，交流电压通过C1、直流系统正负极间的内阻与继电器线圈构成回路，当这一电流大到一定程度后，就可能导致继电器动作，开关误跳。由于冃前大量采用的集成型操作箱继电器动作功率很小，又无法逐个校验其动作电压，使得交流串入直流后引起开关

5、误动的危险性大幅增加。低压交流侵入导致开关跳闸的电网事故并不少见，例如06年11月华东电网某屯厂主变有载调压装置接线调试时，由于图纸错误，工作人员误将220V交流控制屯源的二次小线接入信号直流屯源，使220V交流侵入直流系统，引起全厂220V直流控制电源大幅波动，烧坏多块测控单元TD插件板，使测控单元误发大量操作指令，导致多台500KV开关无故分闸，两条500KV线路跳闸。要避免低压交流侵入引起的事故，只有两个方法：一是尽量不让交流分量串入直流，或使串入交流的直流支路迅速从直流母线上切除；二是尽量衰减交流干扰分量的幅值，降低其对直流回路上的各元件的干扰。但交流侵入现象有其特殊性，首先是没有短路

6、电流，其次交流侵入导致的事故往往当即发生，通过设计保护装置来快速检测、切除入侵的交流分量比较困难。因此这个问题冃前只能通过加强交直流二次回路间的隔离，如交直流不共用一根电缆、各类端子排空开一定距离等来尽量避免，还无法从技术上消除交流侵入给直流系统带来的危害。1.高压交流侵入对直流系统的影响高压交流侵入乂称为高压反击，是由于一次设备发生故障时接地电流使接地网局部地电位升高，击穿二次回路对地的绝缘直接进入二次系统，然后将该二次回路另一处绝缘薄弱处击穿入地，为异常地电位分流的现象。对于这个问题目前只能通过减小接地网接地电阻来缓解，直流系统本身还没有有效防范措施。一次设备发生接地故障时，由于接地电阻的

7、存在，接地电流使变电站局部地电位升高，这个电位差在接地点按伞型立面分布，如图2所示，曲线2表示地电位在空间上的分布，0点是接地故障点，A点是远离故障点的参考点（0电位点）；曲线1表示直流回路对地电位，由于大部分直流对地电容分布在远离故障点的控制室或继电器室，因此直流回路对地电压基本被钳制在A点处，这样，接地故障点就与该处的直流回路形成了巨大的电位差，该电位差幅值大、时间长，很容易击穿直流回路对地绝