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交流串入直流回路引起开关跳闸的原因分析

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交流串入直流回路引起开关跳闸的原因分析
孟凡超
摘要：介绍了西柏坡发电厂220KV升压站中间开关跳闸的事故概况，分析了交流电压串入直流回路后对微机保护的影响，并提出了相应的防范措施。

关键词：交流串入直流；开关跳闸；事故原因
1 前言
直流电源是电力系统的重要组成部分，主要由整流装置将交流电源变换为继电保护及自动控制装置需要的直流电源，并同蓄电池组组成一个相互备用的直流系统。

直流电源的故障主要有直流接地、短路，交流串入直流回路等[1]。

微机继电保护装置由于其完善、灵活、合理的保护原理，动作功率小、低电位下工作动作速度快的工况，在电力系统中得到了广泛的应用。

然而，由于跳闸回路电缆比较长，对地分布电容较大，一旦直流回路串入交流电压，将会引起开关误跳[2]。

2 事故概况
西柏坡发电厂装机容量为4×300MW，网控室直流系统运行方式为两组800Ah蓄电池各带一段直流母线分裂运行，保护及控制直流负荷按照对称原则分别由两段母线供电。

2006年12月24日12时24分，事故发生。

2312、2332开关三相跳闸，2362开关B相跳闸后重合成功。

现场检查线路保护、断路器保护、发变组保护均无动作显示信息，2312、2332开关分相操作箱指示灯显示第二组跳圈A、B、C相跳闸，2362开关分相操作箱指示灯显示第二组跳圈B 相跳闸、重合。

3 开关跳闸原因分析
3.1 开关跳闸原因分析
三台开关在同一时刻跳闸，所跳开关均为网控第二组直流KM2所带的开关分相操作箱第二组跳闸线圈出口，应为共性问题引发三台开关跳闸。

另外，所跳中间开关均有自发变组保护向220KV系统断路器和分相操作箱传送命令的长电缆。

正常情况，一点直流接地不可能引起开关跳闸，而极端情况下的两点直流接地，也只能造成单一开关跳闸，就上述现象分析认为，造成跳闸继电器动作直接出口的原因是交流电串入直流回路。

而发变组进线母线侧并网开关（2313、2331、2363）未跳的原因是其操作直流均为网控第一组直流KM1供电。

基本可以推断三台中间开关在同一时间跳闸又无任何保护动作信息的原因为网控第二组直流KM2串入交流电。

3.2 交流串入直流引发开关跳闸
图1 交流串入直流系统等效回路图
图1中C1、C2分别为跳闸回路电缆的对地等效分布电容，C3为跳闸回路电缆之间的等效分布电容，C4为两条直流母线间的等效分布电容，K1为网控开关跳闸接点，K2为单元控制室开关跳闸接点，TJR为跳闸继电器线圈，AC串入直流系统的等效交流电源。

在正常情况下，图1中不存在交流电源AC，网控跳闸接点闭合或单元控制室接点闭合，则跳闸继电器动作，跳闸命令发出。

在交流串入直流系统的故障情况下，由于跳闸回路电缆的长度较大（500m）和跳闸继电器的动作功率较小，交流电源经电缆对地分布电容C1、C2，使跳闸继电器动作。

4 事故处理
4.1 事故处理措施
经上述分析可知，交流电压串入直流回路引发开关跳闸事故的原因是跳闸回路电缆的长度较大（500m ）和跳闸继电器的动作功率较小[3]。

在中间开关跳闸回路中加装了大功率重动继电器CZJ ，由大功率重动继电器的常开接点控制跳闸继电器的动作，见图2。

图 a 事故处理前跳闸回路
图 b 事故处理后跳闸回路 图2 事故处理前后跳闸回路
4.2 大功率重动继电器动作功率试验 在大功率重动继电器CZJ 的动作线圈中加入可调直流电源，调节输入电压，直到继电器动作，测量动作电压、动作电流，见表1所示。

表1大功率重动继电器动作功率试验 编号
电压(V)
电流(mA)
功率(W)
1 13
2 55 7.26
2 136 57.5 7.82
3 126 52.5 6.62
4 131 5
5 7.2 5 125 52.5 6.65
4.3 交流电压串入直流回路试验
分别在直流回路中串入交流和不串交流两种情况下进行了模拟试验，试验结果如表2。

表2 现场直流回路中通入交流试验数据
接入位置交流动作电压(V) 备注
101’ (+)
110
加装大功率继电器前
R143(-) 110 加装大功率继电器前
101’ (+) ≥250 加装大功率继电器后 R143(-)
≥250
加装大功率继电器后
可见，增大了跳闸继电器的动作功率后，防止了交流串入直流回路引发的开关跳闸事故的发生。

5 结论
跳闸回路电缆比较长，对地分布电容较大，一旦直流回路串入交流电压，将会引起开关误跳。

在跳闸回路中加装大功率继电器，能够提高继电器交流电压的动作门槛，进而防止了跳闸继电器的误动。

参考文献
[1] 王梅义.高压电网继电保护技术[M]．电力工业出版社，1980．
[2] 冯辰虎,张志华等. 托电220 kV升压站联变断路器误跳事故分析[J].华北电力技术，2006,(8).
[3] 国家电网公司.国家电网公司十八项电网重大反事故措施[M].中国电力出版社，2005.
Analysis on the Tripping of the Circuit Breaker by the AC in the DC
Meng Fan-chao1,Gao Zhi-qiang1,Yang Shu-dong2
(1. Hebei Power Research Institute, Shijiazhuang, 050021,China 2. Hebei Xibaipo power plant
Shijiazhuang,050400,China)
Abstract: The accident of the circuit breaker’s tripping at the 220kV booster stations in the Xibaipo electric power plant is introduced. The influence on the DC circuit and the microcomputer protection systems by the AC in the DC is analyzed. And the technology measure on preventing tripping is proposed in the paper.
Key words: the AC in the DC; tripping of the circuit breaker; cause of the fault.。

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变电站交流串入直流系统的危害及其防范措施

变电站交流串入直流系统的危害及其防范措施

变电站交流串入直流系统的危害及其防范措施摘要：在诸多变电安全事故风险中，“变电站交流串入直流系统”（简称“交直流混电”）因其可能造成变电站多元件跳闸、电网破坏力大、负荷损失率高、防范难度大等特点，被列为重大风险。

因此，专业人员对变电站交流串入直流系统的机理进行了深入研究，并制定了一系列防范措施。

关键词：变电站；交流串入直流系统；危害；防范“变电站交流串入直流系统”（简称“交直流混电”）因其可能造成变电站多元件跳闸、电网破坏力大、负荷损失率高、防范难度大等特点，被列为变电站重大风险。

所以，我们要认识变电站交流串入直流系统的危害，这样可以更好地运维变电站现场。

1交流串入直流系统的原理解释有两种情况通常会造成交流串入直流系统：一种是工作人员的失误，在检修的时候错误地短接两次接线端子；另一种是设备的运行是正常的，但其中交直流的绝缘电缆受到破坏或者直流电缆的对地电容明显偏大等。

交流电串入直流是直流电源故障的主要形式。

直流与交流系统是两个分别的系统，在正常的情况下彼此是不会发生联系的，但是有些特殊情况可以导致交流串入直流。

1.1绝缘电缆的损坏。

由于绝缘电缆的损坏，加之交流电的回路电缆和直流电的回路电缆被放在一起，这就使交流电和直流电的内芯互相接触，从而导致了交流串入直流。

1.2工作人员的失误。

在现场施工中，工作人员由于各种各样的原因，比如不熟悉变电站的情况、专业技能不熟练、不细心等都可能错误地将交流电接到直流电的回路上，这是人为的因素，完全可以避免。

1.3设备距离太近。

直流电缆和现场布置的接地网设备距离太近，一旦设备出现故障或者倒闸引起零序电流走到直流电缆的附近，就会通过电缆对地分布的电容直接串入直流电系统当中。

2交流串入直流系统的危害图1 220V跳闸的回路原理示意图图2 交流串入直流的等效电路当中的C+和C-分别表示直流中正负母线的对地电容，通常有几十μF。

R+和R-是直流母线对地面的电阻，通常有100kΩ。

变电站直流电源系统直流互窜与交流窜入的原因及危害

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变电站直流电源系统直流互窜与交流窜入的原因及危害摘要：直流输电线路直流互窜、交流窜入故障会破坏供电电源或直接造成保护控制设备误动，为了有效保证变电站、发电厂乃至整个电网的安全稳定运行，需要在直流系统中设置一套安全、稳定的微型计算机隔离装置，以加速直流系统故障的检测，从而加速直流系统故障的发现，提高直流系统的安全性，本文着重介绍变电站直流互窜及交流窜入故障的原因、危害分析。

关键词：变电站；直流电源系统；直流互窜；交流窜入引言近几年，由于变电所的直流供电系统的故障，使保护装置误动、拒动的现象不断增多，而现有的直流系统装置在发生故障时，往往难以获取精确、详尽的故障资料，缺少故障的资料支持，使故障的原因分析增加了不明朗的不确定性，使后续的处理工作缺少了科学的技术基础[1]。

直流供电是二次供电的核心部件，其可靠的工作可以保证二次控制和二次保护的功能得到最大程度的提高。

1、直流电源故障分析系统由于系统的用户地域分布较大，应用系统的软件主要是B/S（Browser/Server）结构，将数据库、应用程序和服务器等功能整合到终端上，方便系统维护、升级和功能扩充。

本系统具有可供500个变电所接入的区域电力网络运行状况的监控中心。

该系统对蓄电池、充电机、绝缘装置和蓄电池监控装置的工作参数进行了动态的监控和分析，对这些装置的工作状况进行了全面的分析，并能及时地检测出蓄电池、充电机的失效和不满足有关规程、反措要求的绝缘监测装置[2]。

根据设备性能恶化的情况，制定维修计划，逐步实施设备的运行，从而大幅度降低设备的维修工作；保证蓄电池能够在2小时内发生故障跳闸，并可避免因直流供电的突然消失而导致的保护拒绝；通过对充电电动机的非平稳输出给电池带来的负面效应进行分析，以改善直流电源的供电可靠性；交流窜入、直流环网、电压偏差、电压起伏等多种直流接地的故障均可报警并加以解决，防止直流线路一次接地造成的保护误动。

2、直流环网与交流窜入原因分析（1）直流环网。

交流电源串入直流电源回路导致断路器跳合闸原因分析

交流电源串入直流电源回路导致断路器跳合闸原因分析

交流电源串入直流电源回路导致断路器跳合闸原因分析摘要目前，电厂和变电站在工作时，通常会遇到交流电源串入直流电源回路导致断路器跳合闸的现象发生。

本文对电厂断路器跳合闸的情况进行了一些分析，并提出了一些相关的建议。

关键词交流电源；直流电源；断路器跳合闸目前，电厂和变电站大多采用直流电源对继电器保护和断路器的回路控制进行供电，因为直流电路具有数量多、分布广等特点。

电厂和变电站在工作运行时，常常会出现建筑施工或设备改造和工作同时进行的情况，一旦工作出现失误，交流电源很有可能串入直流电源回路，导致断路器跳合闸的现象产生。

考虑到直流电路有分布电容的存在，可能会有交流电源通过分布电容开启继电器的现象出现，这样会使得多台电路器都出现跳闸或者合闸，造成很严重的影响。

本文列举了一些地方电厂断路器跳合闸的情况，并对跳合闸的原因进行了一些分析，提出了一些相关的建议。

1 断路器跳合闸故障现象1.1 陕西电厂35 kV断路器跳闸故障故障现象：断路器跳闸，具体故障为：合闸接触器线圈烧坏，故障结果：输出断路器跳闸、合闸电磁铁和合闸机构损坏。

相关检查：该装置带有10 kV真空断路器电磁接触器线圈，合闸时输出0.4 A 的电流，同时还有35 kV SF6断路器弹簧储能机构，合闸时线圈输出2.2 A的电流。

合闸线圈以及接触器线圈将会长时间的带有0.4A~2.2 A的电流，他们长时间的带电，很容易被烧坏。

1.2 长沙电厂开关跳合闸故障故障现象：启备变断路器开关跳开，1号机的断路器开关合上，没有搜索到保护信号。

设备故障前运行方式：1号机断路器开关处于开启状态，一号线和二号线断路器开关、母联电路器开关以及其启备变短路器开关都处于闭合状态。

相关检查：使用直流电源系统对1号机断路器和启备变断路器进行回路电流的保护控制。

而一号线和二号线断路器使用220 kV升压站直流电源系统进行回流电源的保护控制工作。

经过调查发现，事故发生时，空预器正在进行工作，它的工作主要是将空预器的控制回路从220V的交流电源变成直流电源。

浅述交流串入直流的前因后果及应对措施

浅述交流串入直流的前因后果及应对措施

一
开关 跳闸）同时直 流系统存 在接地信号 ， ， 故 障 录 波 图开 关 量 存 在 周期 为 ２ ｍｓ 干 扰 ０ 的 波（ 脉 冲信号） 短 。 （ ） ５ ０ Ｖ变 电所 在 ３ 主 变 扩 建 期 ２某 ０ ｋ 号
间 ， 号 母 联 和 正 母 分 段 开 关 发 生 了 无 故 障 ｌ 跳 闸 。 后查 看 故 障录 波 器 ， 发 现 了 周期 事 也 为 ２ ｍｓ 干 扰 波 （ 脉 冲 信 号 ） ０ 的 短 。
３ 原理浅析
图１ 中Ａｃ 串入 直 流 系统 的等 效 交 流 为 电 源 ， ，Ｃ分 别为 电缆 回路 的 对 地 等效 分 Ｃ、 ， 布 电 容 ， 线 代 表 长 电缆 ， 耦 １ ２ 表 保 虚 光 、代 护的２ 开入 量。 个 在 正 常 情 况 下 ， 中 不 存 在 交 流 电 源 图 ＡＣ。 相 应 继 电保 护 动 作 或 中 间继 电 器励 要 磁， 回路 上 的 接 点 才 会 闭 合 ， 路 导 通 ， 回 然 后 光耦 才会 有开 入 量 ， 机 保 护 才会 启动 ， 微 进 而发 出跳 闸 、 跳 等 命 令 。 而在 交流 串 远 然 入直流 系统的异常 情况下 ， 由于 回 路 电 缆 的 长 度较 大 ， 耦 的 动 作 电 压 又 比较 低 ， 光 才 ２ Ｖ， 低 于 交 流 的 ２ ０ 交 流 电源 经 电缆 ４ 远 ２ Ｖ， 对 地 分 布 电容 Ｃｌ Ｃ ， 过 了接 点 串 入 直 、 ２绕 流 系统 中 ， 交 流 电正 半 波 时 候 ， 一 段 脉 在 有 冲超 过 了光 耦 动 作 电压 ， 使 光 耦动 作 ， 致 从 而 造 成 保 护 误 动 、 关 误 跳 ， 成 严 重 的 后 开 造
联 系 的 ， 是 有 下 面 几 种 可 能 的 状 况 ， 出 但 会 现 交 流 串入 直 流 的 情 况 。 （） 流 回路 电缆 与 直 流 回 路 电 缆放 在 １交 起， 由于 绝 缘 的 老 化 损 坏 ， 得 内 芯发 生 使 接 触导致交流 串入直流 。 （） 变 电所 改 造 扩 建 过 程 中 ， ２在 由于 施 工 人 员对 于 现 场 设 备 的 不 熟 悉 ， 将 交 流 误 搭 接 到 直 流 回路 上 去 。 （） 场 设 备 接 地 网 与 直 流 电 缆 过 近 ， ３现 当发 生 设 备 故 障 或 者 倒 闸 引起 的零 序 电流 流 过 直 流 电 缆 附 近 时 ， 经 电 缆 对 地 分 布 会 电 容 串 入 直 流 系统 中 去 。