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摘要：随着社会的发展和科学技术的进步以及经济水平的提升，人们对电力能源的需求也急剧增长。在电力系统当中变电站是电力传输的重要组成部分。直流回路系统由于其覆盖范围广、规模大以及布线复杂等原因常会发生交流电串入等故障。其直接会对继电保护系統的运行造成影响，引起保护装置的误动或拒动。而一旦保护装置发生故障会危及变电站内的设备失去必要的保护。因此必须要对其故障原因进行科学的分析，并及时采取处理措施。本篇文章主要针对变电站交流电串入直流回路故障原因以及影响进行分析，并提出一些预防和解决的建议。
关键词：变电站 交流电 直流回路 故障分析 解决对策
变电站的直流回路是二次系统的控制电源，其主要的作用在于对变电站的设备、自动装置、通讯网络设备以及继电保护设备提供稳定的电源供应，具有覆盖范围广、接线线路复杂程度高、电缆敷设长度大等特点。当前很多变电站的直流系统设备由于受到多方面因素的影响其质量上无法做到统一规范要求，而且在长期的运行状态下极为容易发生直流接地和短路以及交流电串入直流回路等故障。这些故障会导致变电站设备的继电保护设备电源断开，使其它设备失去保护性能，从而发生一些较为严重的故障和安全事故。交流电串入直流回路会引发严重的直流接地情况，交流电因直流电缆间的耦合电容以及对地分布电容而产生交变量引发继电器抖动、失压，进而引起保护装置拒动，使断路器发生跳闸现象。
一、交流电串入直流回路的故障原因分析
以某110kV变电站的交流电串入直流回路故障为例进行交流电串入直流回路故障的原因分析。某变电站的变压器非电量保护装置出现跳闸现象，并且变电站后台引发警报，主变压器保护动作信号灯发生闪亮。一号、二号、三号变压器保护装置均发出信号灯闪亮情况。三号主变压器的非电量保护动作未出现跳闸。经技术工作人员检查后，观察到一号、二号、三号变压器在跳闸前非电量保护装置都接收到开入信号。并且持续时间较短，非电量保护装置无法实现即时跳闸。一号、二号变压器非电量保护装置在持续接收到开入信号后引发了继电器的持续抖动和误动，出口相继跳闸。三号主变压器接点抖动，但时间较短，未发生跳闸情况。按照这一情况分析，这三台变压器在同一时间发生非电量保护动作，其本身代表变压器故障因素的排除，因此，从实际情况来看，很大可能是直流接地情况导致的故障。在进行排查保护室消弧线圈控制屏时发现其内交流熔断器与直流回路电源正极熔断器之间有着极为明显的放电情况。根据这一情况可以看出消弧线圈所控制的回路故障引发了直流熔断器的底座发热导致融化，进而是直流正极熔断器发生放电击穿的情况[1]。保险被击穿后与底部槽板导通，引起交流电串入直流回路保护动作出口跳闸的主要原因是交流电串入直流回路对电缆的分布电容引发放电，引起直流回路接地，如图1所示：
图示1 直流回路接地示意图
其直流接地导致一号、二号主变压器的非电路保护出口发生跳闸，继电器抖动和开关跳闸故障。按照故障发生经过的分析过程来看，三台变压器的运行故障主要发生在一号变压器和二号变压器所运行的110kV的I母，并各自带有10kV的母线运行，三号变压器运行主要出于110kV的 浅谈变电站交流电串入直流回路故障分析与对策Ⅱ母，所以故障引发的一号、二号主变压器非电量保护动作跳闸切断了断路器联系的两端母线负荷，而三号主变压器的非电量保护动作断路器并未发生跳闸的情况，其开入信号的接收是同时发送的，但由于三号主变压器的接收信号时间持续较短，所以其非电量保护动作信号未引发出口的跳闸情况。从这一方面可以分析出交流电串入直流回路引起的一号二号主变压器非电量保护出口跳闸较为严重，而三号主变压器位置由于里主控室较近，其控制电缆较短，分布的电容也相对较小，因此在直流电源正极接地的情况下，继电器的分压值并没有达到动作门槛电压，其电压计算公式如下：
根据交流电压的计算公式可以得出交流串入直流回路的电压引起的故障电流损失电量较小，所引起的抖动也无法支撑继电器的出口引发跳闸，所以其开关为发生跳闸的动作。通常直流系统的正极绝缘性能较高，一般不会出现交流电串入直流回路的现象。但单一的直流耦合在跳闸继电器的分压较小，当交流电串入直流正极回路时经由跳闸出口继电器形成回路，也就因此引发的继电器的误动或拒动情况[2]。其交流电传入直流回路的等值回路图示如图2：
图示2 交流电串入直流回路等值回路图示
二、防止交流电串入直流回路系统的有效对策建议
（一）增强对直流系统设计的合理性控制
变电站设计过程对于交流、直流电缆的敷设要进行分开设计，并采用分开式独立电缆进行电流传输，以防止交流电串入直流回路而引起接地故障。同时要将二次回路电缆转换使用屏蔽电缆。此外，交直流端子要进行分区布置，并采取进行隔离端子的装置设计，同时采用不同的标识方式进行予以区分，防止发生交流电串入直流回路的情况。最后非电量保护中开关场部分的中间继电器必须选用强电直流启动，并使用启动功率较大的中间继电器[3]。
（二）采用科学的技术手段改善直流绝缘监测装置性能
在变电站的早期设计中通常其直流系统的绝缘监测装置都没有安装和设置防止交流电传入直流回路系统的监测和预警装置。因此要想避免交流电传入直流回路系统的故障情况就必须要采用先进的科学技术手段改进直流绝缘监测装置的性能[4]。确保能够有效防止交流电串入直流回路系统，或能够对其进行及时的预警警报。
（三）对继电保护和自动装置进行优化
继电保护装置的交流输入回路要在技术允许的条件下进行隔离变压器和滤波电容等装置的设置，让交流电与直流系统保持着有效的距离和隔断分开，最大程度上隔离直流系统与交流系统之间的电气耦合，消除交流电串入直流回路系统的可能[5]。
结束语：
通常情况下交流电串入直流回路系统的原因较为复杂，而且不易察觉，要想在根本上防止和避免交流电串入直流回路系统，就必须要采取技术手段和有效的措施来不断优化与改善变电站设备之间的阻断和隔离，完善设备的性能和绝缘性能。
参考文献：
[1]赵峰.变电站直流电源回路故障分析[J].科技经济导刊，2018，26（29）：70.
[2]袁文，曾建平，吕后勇.变电站直流电源回路故障分析[J].湖南电力，2018，38（02）：56-59.
[3]李洪涛，牛元泰，李文文，闫明阳，杜刚.变电站交流电串入直流回路故障分析与对策[J].内蒙古电力技术，2018，36（02）：75-78.
[4]王博. 变电站直流电源系统故障诊断的研究[D].华北电力大学，2018.
[5]张瑶. 变电站直流系统交流窜入的监测[D].华北电力大学，2018.
关键词：变电站 交流电 直流回路 故障分析 解决对策
变电站的直流回路是二次系统的控制电源，其主要的作用在于对变电站的设备、自动装置、通讯网络设备以及继电保护设备提供稳定的电源供应，具有覆盖范围广、接线线路复杂程度高、电缆敷设长度大等特点。当前很多变电站的直流系统设备由于受到多方面因素的影响其质量上无法做到统一规范要求，而且在长期的运行状态下极为容易发生直流接地和短路以及交流电串入直流回路等故障。这些故障会导致变电站设备的继电保护设备电源断开，使其它设备失去保护性能，从而发生一些较为严重的故障和安全事故。交流电串入直流回路会引发严重的直流接地情况，交流电因直流电缆间的耦合电容以及对地分布电容而产生交变量引发继电器抖动、失压，进而引起保护装置拒动，使断路器发生跳闸现象。
一、交流电串入直流回路的故障原因分析
以某110kV变电站的交流电串入直流回路故障为例进行交流电串入直流回路故障的原因分析。某变电站的变压器非电量保护装置出现跳闸现象，并且变电站后台引发警报，主变压器保护动作信号灯发生闪亮。一号、二号、三号变压器保护装置均发出信号灯闪亮情况。三号主变压器的非电量保护动作未出现跳闸。经技术工作人员检查后，观察到一号、二号、三号变压器在跳闸前非电量保护装置都接收到开入信号。并且持续时间较短，非电量保护装置无法实现即时跳闸。一号、二号变压器非电量保护装置在持续接收到开入信号后引发了继电器的持续抖动和误动，出口相继跳闸。三号主变压器接点抖动，但时间较短，未发生跳闸情况。按照这一情况分析，这三台变压器在同一时间发生非电量保护动作，其本身代表变压器故障因素的排除，因此，从实际情况来看，很大可能是直流接地情况导致的故障。在进行排查保护室消弧线圈控制屏时发现其内交流熔断器与直流回路电源正极熔断器之间有着极为明显的放电情况。根据这一情况可以看出消弧线圈所控制的回路故障引发了直流熔断器的底座发热导致融化，进而是直流正极熔断器发生放电击穿的情况[1]。保险被击穿后与底部槽板导通，引起交流电串入直流回路保护动作出口跳闸的主要原因是交流电串入直流回路对电缆的分布电容引发放电，引起直流回路接地，如图1所示：
图示1 直流回路接地示意图
其直流接地导致一号、二号主变压器的非电路保护出口发生跳闸，继电器抖动和开关跳闸故障。按照故障发生经过的分析过程来看，三台变压器的运行故障主要发生在一号变压器和二号变压器所运行的110kV的I母，并各自带有10kV的母线运行，三号变压器运行主要出于110kV的 浅谈变电站交流电串入直流回路故障分析与对策Ⅱ母，所以故障引发的一号、二号主变压器非电量保护动作跳闸切断了断路器联系的两端母线负荷，而三号主变压器的非电量保护动作断路器并未发生跳闸的情况，其开入信号的接收是同时发送的，但由于三号主变压器的接收信号时间持续较短，所以其非电量保护动作信号未引发出口的跳闸情况。从这一方面可以分析出交流电串入直流回路引起的一号二号主变压器非电量保护出口跳闸较为严重，而三号主变压器位置由于里主控室较近，其控制电缆较短，分布的电容也相对较小，因此在直流电源正极接地的情况下，继电器的分压值并没有达到动作门槛电压，其电压计算公式如下：
根据交流电压的计算公式可以得出交流串入直流回路的电压引起的故障电流损失电量较小，所引起的抖动也无法支撑继电器的出口引发跳闸，所以其开关为发生跳闸的动作。通常直流系统的正极绝缘性能较高，一般不会出现交流电串入直流回路的现象。但单一的直流耦合在跳闸继电器的分压较小，当交流电串入直流正极回路时经由跳闸出口继电器形成回路，也就因此引发的继电器的误动或拒动情况[2]。其交流电传入直流回路的等值回路图示如图2：
图示2 交流电串入直流回路等值回路图示
二、防止交流电串入直流回路系统的有效对策建议
（一）增强对直流系统设计的合理性控制
变电站设计过程对于交流、直流电缆的敷设要进行分开设计，并采用分开式独立电缆进行电流传输，以防止交流电串入直流回路而引起接地故障。同时要将二次回路电缆转换使用屏蔽电缆。此外，交直流端子要进行分区布置，并采取进行隔离端子的装置设计，同时采用不同的标识方式进行予以区分，防止发生交流电串入直流回路的情况。最后非电量保护中开关场部分的中间继电器必须选用强电直流启动，并使用启动功率较大的中间继电器[3]。
（二）采用科学的技术手段改善直流绝缘监测装置性能
在变电站的早期设计中通常其直流系统的绝缘监测装置都没有安装和设置防止交流电传入直流回路系统的监测和预警装置。因此要想避免交流电传入直流回路系统的故障情况就必须要采用先进的科学技术手段改进直流绝缘监测装置的性能[4]。确保能够有效防止交流电串入直流回路系统，或能够对其进行及时的预警警报。
（三）对继电保护和自动装置进行优化
继电保护装置的交流输入回路要在技术允许的条件下进行隔离变压器和滤波电容等装置的设置，让交流电与直流系统保持着有效的距离和隔断分开，最大程度上隔离直流系统与交流系统之间的电气耦合，消除交流电串入直流回路系统的可能[5]。
结束语：
通常情况下交流电串入直流回路系统的原因较为复杂，而且不易察觉，要想在根本上防止和避免交流电串入直流回路系统，就必须要采取技术手段和有效的措施来不断优化与改善变电站设备之间的阻断和隔离，完善设备的性能和绝缘性能。
参考文献：
[1]赵峰.变电站直流电源回路故障分析[J].科技经济导刊，2018，26（29）：70.
[2]袁文，曾建平，吕后勇.变电站直流电源回路故障分析[J].湖南电力，2018，38（02）：56-59.
[3]李洪涛，牛元泰，李文文，闫明阳，杜刚.变电站交流电串入直流回路故障分析与对策[J].内蒙古电力技术，2018，36（02）：75-78.
[4]王博. 变电站直流电源系统故障诊断的研究[D].华北电力大学，2018.
[5]张瑶. 变电站直流系统交流窜入的监测[D].华北电力大学，2018.