变电站交流窜入直流系统的故障分析
变电站交流电串入直流回路故障分析与对策 马晋生
变电站交流电串入直流回路故障分析与对策马晋生摘要：众所周知，在我国各方面对电能需求量的不断增多的背景下，电力系统平稳运行至关重要。
而变电站二次系统由直流系统和交流系统组成，交直流系统在正常情况下互不连通，当由于各种原因引起交流串入直流时，对交流回路的影响一般仅局限于该交流回路内，但却危及0到全站的直流系统和全部直流回路，极易造成相关继电器误动出口跳闸，同时可能引起直流熔断器熔体熔断，进而造成全站保护拒动事故。
在电网运行中，由于交流串入直流回路而导致直流回路内继电器的误动作事故频繁发生。
关键词：变电站；交流电；串入；直流回路故障；对策1引言在我国各方面不断进步的过程中，电能发挥着重要作用。
电力系统中，直流电源的可靠运行对系统的安全稳定起着十分重要的作用，交、直流电缆在长期运行中的磨损，交、直流装置元器件的损坏，或人为操作的不慎，都会导致交流电窜入直流系统。
2交流串入直流回路故障检测法原理及步骤负载2发生交流串入直流故障，其余负载均处于正常运行的状态，开关K 1，K 2均处于闭合状态。
交替闭合K 1，K 2开关接入电阻Ｒ，考虑正负母线及除了研究负载之外的其他负载对地电容，将其等效为研究负载的正负母线对地电容，观察正常支路及负载支路的出口电流变化情况，如下所述。
2.1正常负载支路出口电流变化情况ＲL1为负载电阻，电阻Ｒ，U Z为直流电源220 V，C为正负母线及其他各支路的等效对地电容。
为负载1的出口电流。
（1）K 1闭合K 2断开时，根据电路理论知识得到出口电流为其中。
（2）K 1断开K 2闭合时，同理根据电路理论知识得到出口电流值为结论：由于两种情况下电流表达式相同，不存在交流信号的变化，所以出口电流在开关交替打开闭合过程中没有发生变化。
因此，可以判定为正常负载支路。
2.2故障负载支路出口电流变化情况负载2在交替闭合K 1和K 2时情况不同。
ＲL2为负载2的电阻，Ｒ为的电阻Ｒ，UZ为直流电源220 V，C为正负母线及其他各支路的等效对地电容，为串入+KM母线的交流信号，为出口电流。
交流窜入直流接地故障分析
C3=0.2UF;VAC=180V;动作
C3=0.3UF;VAC=153V;动作
C3=0.4UF;VAC=135V;动作
C3=0.5UF;VAC=123V;动作
C3=1.5UF;VAC=85V;动作
交流窜入负极-220V系统
C3=0.1UF;VAC=240V;不动作
C3=0.2UF;VAC=160V;动作
6
110V
0.744kΩ 71V
64.54%
16.3W 11.32W
•表3六种出口继电器CKJ的动作时间
外加电压（%） 110 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55
动作时间（ms 1）
动作时间（ms 2）
动作时间（ms 3）
动作时间（ms 4）
动作时间（ms 5）
动作时间（ms 6）
对出口继电器的反措要求
交流窜入直 流系统等效
电路图
交流窜入正极
交流窜入负极
出口继电器内部接线及参数
•表1 出口继电器CKJ六种参数配置
继电器型号
R4
R5
R6
C4
适用电压
1
TV-24V
30kΩ
13kΩ
4kΩ
—
220V
2
TV-24V
12kΩ
3kΩ
4kΩ
—
110V
3
ST2-DC48V
32kΩ
12.5kΩ 9.2kΩ
C3=0.3UF;VAC=120V;动作
C3=0.4UF;VAC=102V;动作
C3=0.5UF;VAC=95V;动作
C3=1.5UF;VAC=85V;动作
交流窜入正极-110V系统
变电站直流电源系统直流互窜与交流窜入的原因及危害
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。
变电站直流系统中交流侵入问题的分析及策略
变电站直流系统中交流侵入问题的分析及策略随着直流输电技术的不断发展，越来越多的变电站采用直流系统，但也引发了一些问题，其中之一就是交流侵入问题。
交流侵入是指交流电流通过直流系统进入变电站设备中，造成设备的电磁干扰、运行不稳定等问题，严重时可能会导致设备故障。
交流侵入问题的原因主要是直流系统和交流系统之间的电气隔离不够完善或受到外界干扰。
为了避免交流侵入问题，我们需要采取以下措施：1.加强电气隔离直流系统和交流系统之间的电气隔离非常关键，可以采用以下方法进行加强：（1）安装交流隔离变压器：交流侵入问题的根本原因是直流系统和交流系统共用地，因此可以通过安装交流隔离变压器来实现彻底隔离。
（2）增加屏蔽：在直流系统设备周围增加金属屏蔽，可以有效地阻止交流电场的侵入。
（3）使用带有隔离功能的直流调节器：直流调节器可以将输入交流电转换成直流电，而且部分直流调节器具有隔离功能，可以阻止交流电的侵入。
2.降低外界干扰外界的干扰会影响设备的运行，甚至可能产生交流侵入问题。
因此，在设计工程时，必须考虑外界干扰的影响，并制定相应的规范和措施来降低干扰。
（1）外界设备隔离：需要与直流系统共用地的设备，例如电缆屏蔽、接地装置等，都应进行合理的隔离，防止外界干扰对直流系统造成影响。
（2）设备间距加大：设备之间的距离越大，相互干扰的概率就越小，因此在设计工程时要尽量让设备的间距加大，减少相互干扰的可能性。
（3）接地电阻控制：通过控制设备的接地电阻，可以有效地减少交流电的干扰。
3.使用合适的地线地线是连接直流系统和交流系统的纽带，地线接地的好坏直接影响交流侵入问题的产生。
使用合适的地线可以有效地防止交流干扰。
（1）选择合适的地线：地线的导电性能、电阻大小等参数都会影响交流干扰的产生，因此在选择地线时要慎重。
（2）地线绝缘控制：地线的绝缘也是防止交流侵入的重要措施之一，应做好地线绝缘措施。
总之，交流侵入问题的产生与直流系统和交流系统之间的电气隔离不够完善或受到外界干扰有关。
变电站直流系统中交流侵入问题的分析及策略
变电站直流系统中交流侵入问题的分析及策略随着工业化和城市化的日益发展，电力系统的建设和运行变得越来越重要。
而当下，随着直流输电技术的广泛应用，变电站直流系统已经成为电力系统中的重要组成部分。
随之而来的问题也日益显现，其中之一就是交流侵入问题。
本文将针对变电站直流系统中交流侵入问题展开分析，并提出相应的解决策略。
一、交流侵入问题的引起变电站直流系统中的交流侵入问题通常是由以下几个方面引起的：1. 异常运行：电力系统中往往存在各种意外情况，比如负荷短路、设备故障等，这些异常情况会导致直流系统中产生交流干扰，进而引起交流侵入问题。
2. 外部干扰：直流输电线路通常会经过城市和工业区域，这些地方的电磁环境往往复杂多变，这种强烈的电磁环境会导致外部交流电干扰导入直流系统中。
3. 电力设备的设计和运行问题：直流系统中的设备设计和运行问题也可能引发交流侵入问题，比如设备绝缘不良、设备参数设置不当等。
二、交流侵入问题的危害交流侵入问题对变电站直流系统的稳定和安全运行会带来严重的危害，主要表现在以下几个方面：1. 设备损坏：交流侵入会导致直流系统中的设备受到过电压和过电流的影响，从而加速设备老化，甚至引发设备损坏。
2. 系统运行不稳定：交流侵入会导致直流系统中的控制系统异常，从而影响整个电力系统的稳定运行。
3. 安全事故隐患：交流侵入会增加变电站直流系统的安全风险，一旦出现问题，可能引发安全事故，造成严重后果。
三、交流侵入问题的解决策略为了解决变电站直流系统中的交流侵入问题，需要采取一系列的措施和策略，具体包括以下几个方面：1. 设备升级和改造：通过对直流系统中的设备进行升级和改造，提高设备的抗干扰能力，降低交流侵入问题的发生概率。
2. 强化绝缘措施：在直流系统中采取更加严格的绝缘措施，加强设备的绝缘性能，有效隔离交流侵入。
3. 加强监测和检测：通过增加监测和检测设备，对直流系统中的交流干扰进行实时监测和检测，一旦发现问题及时采取措施消除。
浅谈变电站交流电串入直流回路故障分析与对策
浅谈变电站交流电串入直流回路故障分析与对策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。
标签：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。
变电站交流电串入直流回路故障分析与措施
变电站交流电串入直流回路故障分析与措施变电站直流系统出现接地、短路或交流电串入直流回路故障时，将对继电保护系统造成不利影响，严重时致使保护装置出现一系列的误动以及拒动现象，使变电站内部的一次设备失去保护。
本文在研究的过程中主要对电力系统中的交流电串入直流电路中的现象进行分析，探讨交流电串入直流回路故障对直流系统及控制回路继电器的危害及故障的产生原因，防止类似的事件再次发生，最大程度的将继电保护的可靠性发挥出来，保证电网安全可靠运行。
标签：直流系统;接地故障;交流串成直流;保护装置;继电器引言在电力系统中，直流系统是其重要的组成部分，为一些继电保护、断路器操作电源、自动化装置、不停电交流系统（UPS）、控制以及信号回路提供稳定的工作电源，但是直流系统电缆较为复杂的系统结构，并且支路较多，进而电力系统容易出现故障，例如发生系统接地或交流直接串入直流电路的问题。
同时还会产生寄生电路，这些故障将对电力系统带来严重的危害。
1.直流系统的配置概述直流系统配置：直流电源按每单元机组分布设置为三组固定防酸式铅酸蓄电池，其中一组的电压为220V，其作用是增强电源的负荷以及提高直流事故照明负荷，另外两组的电压为110V，另外在每个机组单元内配置两组伏蓄电池，用于控制、信号、保护自动化装置。
每台机组单元配备两个110V的电池，每组由53节电池组成。
每机组单元：220V电池组，由107节电池组成，单路母线进行连接。
在使用辐射连接时需要依据直流馈线原则，同时还需要在直流系统的负荷集中区域设立直流分屏。
110V直流系统和220V直流系统的相同处是两者都包含有配电母线以及充电母线，其中充电母线的功能是进行实验测试和蓄电池充电。
电池通过各自的直流保险丝直接连接到充电母线上，充电器与充电母线以及配电母线相连接就需要利用双掷开关。
充电母线在向配电母线进行供电时需要通过进线开关，而配电母线的两端连接双开开关，一般情况，会将母线进行独立工作，110V直流系统的配置与图1220V直流系统的配置相似。
变电站交流串入直流系统危害分析及防范措施
交流 串人 直 流系统 的原 因通 常有 ２种 ：一是检 修 过程 中作业 人员误 短接二 次接 线端子 ；二 是设备 正 常运行 过程 中交直 流 电缆 绝缘损坏 或直 流 电缆对 地 电容过 大等 。下文 仅针对第 １ 种情 况展开 分析 并 提 出解决 措施 。 在变 电站实 际工作 中经常需 要进行 二次接 线端 子之 间的短接 工作 ，由于一 个保护 屏柜 或端子箱 内 既有交 流 电、又有 直流 电， 且交 直流端 子相 隔较 近 ，
充 电 电流 ＋ 。 此 时 ，若
＋Ｋ Ｍ
』 ｃＩ
图１ ２ ２ ０Ｖ跳闸回路原理
—Ｋ Ｍ
通 过 一 形成
回路 ；同时 ，直 流母 线通 过 ＴＱ 向 ＋充 电，形成
在 正 半 波 时 ，３个 电
．．
＋ ～
ｆ
＋～
流形 成 叠 加 ，极 可 能达 到 Ｔ Ｑ 的动 作条 件 ，使 Ｔ Ｑ
２ 交流串入直流系统 防范措 施
在 继 电保 护 装置 和安 全 自动 装 置校 验 过程 中， 经常需要 将二 次接 线端子短 接进行 试验 。为 了防止 作业 人员误短 接二 次接线端 子 ，传统 的方法 是先利 用万用 表检 测要短 接的 ２ 个 接线 端子 ，判断这 ２个
接线端子的带 电性质 ，然后再利用 １ 根短导线将 ２
Ｓ
电 力 安 全 技 术
一 ．
第１ ６ 卷 （ ２ ０ １ ４ 年第 ４ 期）
ｉ
变 电站交流 串入直流 系统危害 分析及防范措施
祁 胜利 ，许 常顺 ，魏 志川
（ １ ． 国网冀北 电力有 限公 司检 修 分公 司 ，山西 大同 ０ ３ ７ ０ ３ ８ ；
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变电站交流窜入直流系统的故障分析
摘要：直流系统为继电保护提供可靠电源，是变电站的重要组成部分，针对交
流窜入直流引起的接地故障，通过对故障特点进行分析，根据测量数据找出原因，避免了保护误动及可能造成的危害，并提出了相应的防范措施。
关键词：直流系统；保护；交流窜直流；测量数据；防范措施
0 引言
直流系统的主要作用是在正常情况下为继电保护、自动装置、控制信号、断
路器跳合闸操作回路等提供可靠工作电源，当发生交流电源失去时，为事故照明、交流不间断电源提供直流电源。
由于电力设备电缆和光纤接头很多，尤其是交流
和直流回路错综复杂，很容易发生交流窜直流接地故障，在生产设备发生故障的
关键时刻，直流系统故障，特别是全站直流失去时，系统故障时设备拒动，将会
造成电力设备爆炸、大面积停电等极其严重的后果和巨大经济损失[1-2]。
1 工作原理
电力系统中直流系统一般采用拓扑的结构，其线路分支非常多，而且端子排
中有时直流和交流紧挨，通常情况彼此不会发生联系，但可能会出现误接或导线
破损时能引起交流窜直流接地故障，其接地故障特征为直流系统中正负极对地电
压含有交流电压成分，通过检测直流系统对地电压中的交流电压幅值大小，即可
判断直流系统是否发生交流窜入接地故障。
图1 交流串直流系统等效电路
图1中C1、C2分别为两条直流母线间等效分布电容，C3为出口继电器回路
的电缆的等效分布电容，CKJ为出口继电器接点，VAC为串入直流系统的等效交
流电源，正常直流回路中，不存在交流电源VAC，出口继电器CKJ未接通，出现
交流窜入直流故障情况时，交流电流会经等效电容C3与继电器线圈形成回路，
如果流经跳闸继电器的电流较大，将造成继电器误动，导致设备出现事故。
2 处理原则
电力系统中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[3]；另一种是设备的运行是正常的，但其中交直流的绝
缘电缆受到破坏或直流电缆对地等效电容偏大，容易导致交流串入直流故障[4]。
当发生交流窜入直流接地情况时，要及时停止操作，要及时切断对应的交流
电源，由于交流窜入直流回路时，交流电会使直流小空开跳闸，因此直流电源开
关尽量不要试合，否则回路将更多被交流电影响，扩大事故范围[5-7]。
3 事故概况
2016年7月15日，某运维班运行人员在进行下属子站110kV变电站日常巡
视时，发现1#微机直流绝缘检测装置告警灯亮，屏幕显视为：一段正母线对地绝缘：3.8kΩ、二段正母线对地绝缘：3.8kΩ，直流正极、负极电阻过小，可能为交
流窜入直流回路所致，用万用表的交流电压档测量正、负直流母线对地交流电压
均为220V，这说明直流监察仪显示的电压是正确的，直流绝缘监测数据如图2、
图3所示，交流电源应是从某一支路窜入所致。
图2 微机直流绝缘检测1
图3 微机直流绝缘检测2
图4 直流正负极母线测量电压图5直流负极母线测量电压
当用万能表进行测量时，发现有交流电压值存在，正负极均为25v左右，直流正负极电压如图4、图5所示，根据运行方式、操作情况、气候影响来判断可能接地的地点，以先信号、照明部分、后操作部分，先室外后室内，先负荷后电源为原则，采取拉路寻找、分路处理的方法。
检查绝缘水平低、存在设备缺陷及有检修工作的电器设备和线路是否有接地情况。
检查发现错误之处为新装电度表均为双路接线方式，即交流接入和直流接入，从而交流窜入直流回路引起接地故障。
4 交流窜入直流防范措施
为避免故障的发生，需要明确装置的接线方式及电源接点，确认该接线方式会不会对本站内其他设备造成潜在的安全隐患，并定时对直流系统进行检查；在直流回路出口继电器线圈的两端并联电阻，当出现交流电时，该并联电阻进行分流，从而降低出口继电器线圈能量，无法达到启动定值，来避免交流窜入发生误动的事故[8]。
为防止交流电源窜入直流系统引发保护误动、拒动以及全站停事故的发生，还可采用加装IPM-GY-AC交流窜入检测模块的办法，来满足安全运行的要求，如图4所示，即在一段直流母线增加一个检测模块，能快速发现问题并及时解决，从而将风险降到最低，为直流系统交流窜入故障提供快速有效的解决方案。
图6 直流系统交流窜电告警装置
5 结论
电力系统中交流窜入直流接地故障，是一种极易发生且对电力系统危害性较大的故障，将会导致继电保护装置误动、拒动事故，甚至把设备烧毁等，所以需要采取一定的措施避免或正确处理故障，将设备的危险隐患及时消除，从而保证电力系统的安全稳定运行。
参考文献：
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