关于变电站直流系统环网故障的研究

关于变电站直流系统环网故障的研究

崔永红

（国网哈密供电公司新疆哈密839000）

摘要：对于直流系统环网接地故障的特点进行了研究，指出了存在单极接地故障情况下两套直流系统正极环网与负极环网检测结果等效，单极环网与两级环网检测结果等效的特点。同时指出，得出了单极接地故障时环网会造成绝缘监测灵敏度降低的结论。

关键词：直流环网；单极环网；两级环网

0概述

为提高变电站直流系统供电可靠性，无论是国网十八项反措还是相关验收细则都要求220kV变电站采用两套直流系统，即两组蓄电池、两组充电设备，相应的有两组绝缘监测设备。考虑到两组绝缘监测装置的兼容性，变电站内两套系统配置一般为同一型号。

1直流环网产生原因及分类

变电站直流系统的新增、扩建或技改施工过程中，若施工不认真，验收不细致，就可能埋下直流环网的隐患。除此之外，一个负荷电源分别取自两套直流电源，若运维管理不善也可能造成直流环网。

为便于分析，本文将直流环网分为三类：

a)正极环网，即两套直流系统仅正极环网；b)负极环网，即两套直流系统仅负极环网；c)双极环网，即两套直流系统正、负两极均环网；正极环网与负极环网统称为单极环网。

2直流环网故障分析

图1直流环网故障检测示意图

如图2所示，用S1或S2合上或断开，表示两套直流系统环网，R为两套直流系统的平衡桥电阻（相同型号的绝缘监测装置，平衡桥电阻相同），R1为接地电阻，图2中略去了切换桥电阻，切换桥只是判断系统是否存在两级同时接地，其电阻不参与计算，故略去后并不影响单极接地计算结果。

为方便分析，我们先分析环网条件下正极绝缘降低故障，并做出以下前提条件：

a)两套直流系统电压是稳定的、电压值U相同；b)两套绝缘监测装置平衡桥电阻一样（一般情况下变电站两套绝缘监测装置为同一厂家、型号，以便通信）。

2.1两极环网

图2中将S1、S2合上就形成了两极环网，其等效电路图如下

图2两极环网检测示意图

图中R2为图2中R、R1、R三者并联，即

R2=R//R1//R（1-1）

2.2正极环网

图2中将S1合上，S2打开就形成了正极环网，其等效电路图如下：

电阻R2同式1-1，其余参数同图2，可以证明电气点O和O1是等电位的，如用导线将O与O1相连，则是正负极两极环网效果。

同理，可以得出负极环网效果与两级环网等效。

综上所述，直流系统单极环网正极接地故障效果与两极环网正极接地故障是等效的；同理可以推导出直流系统单极环网负极接地故障效果与两极环网负极接地故障也是等效，因此，对于单极接地故障，无论是单极环网还是两极环网效果是等效的。

3直流环网对绝缘监测灵敏度的影响

将图3继续化简，可得到图6所示：

图3正极环网检测示意图

图4环网检测简化示意图

其中R2的值同式1-1，接地故障前，正负极对地电压均0.5U，可计算出正极故障后，正对地电压为2U/(4+R/R1)，特别地当R与R1相等时，接地前后电压变化量达U/10。

如果两套系统不环网，单极接地故障前，正负极对地电压均0.5U，可计算出正极故障后，正对地电压为U/(2+R/R1)，，特别地当R与R1相等时，接地前后电压变化量达U/6。

由此可见，环网后系统监测电压变化量相对于不环网时的灵敏度有所下降。

单从U/10与U/6这组单一数据来看，环网后单极接地故障灵敏度的确下降。下面进行全面的比较，令：

M1=U/(2+R/R1)(1-3)

M2=2U/(4+R/R1)(1-4)

则两套系统不环网时，接地前后电压变化量为：

S1=0.5U-M1(1-5)

两套系统环网时，接地前后电压变化量为：

S2=0.5U-M2(1-6)

显然，M1<M2，因此S1>S2，即环网后绝缘监测装置灵敏度下降。

因此，对于正极极接地故障，环网后接地故障监测灵敏度下降。同理可以分析出负极接地故障，环网后接地故障监测灵敏度下降的结论。

4结论

a)对于单极接地故障，单极环网与两极故障监测是等效的；

b)本文由个别到一般，在全面分析的基础上，得出了单极接地故障时环网会造成绝缘监测灵敏度降低的结论。

参考文献

[1]赵兵、张曼诗、徐玉风.直流系统微机绝缘监察装置桥电阻选择的依据[J].中国新技术新产品，2009，23，160-161

[2]赵兵、胡玉岚.直流系统微机绝缘监察装置问题的探讨[J].广东电力，2009，22（4）

[3]邱关源.电路[M].北京：高等教育出版社，2005

作者简介

崔永红（1986-），男，汉族。籍贯：河南孟州。现工作于国网哈密供电公司，中级工程师，硕士研究生，主要从事变电站直流电源系统管理工作；Email:cyh8612@sina.com。