由于母差B屏的开入电源来自#2直流屏,失灵 屏的开入电源来自#1直流屏,因此当母联开关在合位时,常开节点A1,B1,C1,A2,B2,C2节点闭合,导致失灵屏和母差B屏的开入正电源并接在一 起,造成#1、#2直流屏的直流正母线并列运行。 图1 母联开关合位开入回路正确接线 图2 现场母联开关合位开入回路错误接线 直流系统是对地绝缘的不接地系统,仅两段直流母线的正电源端并列运行是不能构成完整的回路的,所以该站必有导致负电源端并列的寄生回路存在。为此,对两段直流母线进行接地试验,试验结果见表1。 表1 两段直流母线的接地试验结果 项目结果 #1直流屏绝缘监测 #2直流屏绝缘监测 #1直流屏正接地 正接地报警 正常 #2直流屏正接地 正常 正接地报警 #1直流屏负接地 负接地报警 支路24“220kV CD线控制电源Ⅱ”负接地 #2直流屏负接地 支路24“220kV CD线控制电源Ⅰ”负接地 负接地报警 由表1可知,负电源端的寄生回路位于220kV CD线(施工中的扩建间隔)控制回路中。经检查,在220kV CD线保护屏一,两路控制电源的负电源公共端有混用现象。恢复正确接线后,再次进行直流负接地试验,试验结果与正接地试验相同,试验结果表明,导致两段直 流母线正、负电源端并列运行的寄生回路已解除。 4 深入分析 为了解流过两段直流并列回路的大电流的产生原因,必须分析该电流的出现时间。 失灵保护装置开入电源空开跳闸时,220kV CD线扩建工程正在进行调试,且两次跳闸均发生在220kV CD线开关分闸期间。当时母联开关在合位,两次分闸均成功,除失灵开入电源空开跳闸外,无其它异常。由于220kV CD线与运行设备相关的回路(如失灵回路)均未接入,因此可判定空开跳闸与220kV CD线开关分闸有关。 断路器分闸后,储能电机立即启动,从而产生很大的启动电流。由于启动电流持续时间很短,充电模块来不及响应,因此主要靠蓄电池提供。在两段直流电源完全并 列的情况下,启动电流就由两段直流并列回路的蓄电池共同提供。一部分电流是储能电源所挂直流母线的蓄电池直接提供;另一部分通过寄生回路构成的并列回路由 另一组蓄电池间接提供。并列回路上串有多个空开,失灵保护装置开入电源空开就是其中之一。经现场核查,并列回路构成及各空开型号如图3所示。 图3 等效并列回路接线示意图 由于两组直流蓄电池配置相同(在储能电机启动瞬间可暂时忽略差异),且为并列关系,因此可认为两组蓄电池各提供一半的储能启动电流,即 I 1≈ I 2≈ I 3/2。 该站ZF6A-252/Y-CB型 SF6断路器的储能电机为MA-C型直流电机,其额定功率为660W,,另外该 站直流系统电压为110V,由此可得储能电机的额定电流为6A。由于该储能电机的启动电流为额定电流的2倍,因此在储能电机启动的一段时间内,流过断路器 储能回路的电流约为12A。虽然为两组蓄电池配置相同,但其内阻存在差异,所接负荷也存在不同,因此并列运行时,电压低的蓄电池会成为另一组蓄电池的负 荷,从而在两组蓄电池间产生较大的环流。在检查母联位置开入回路时,发现直流Ⅰ段正电压比直流Ⅱ段的高1V左右,由此说明此环流是由直流Ⅰ段正电源端流向 直流Ⅱ段的。又由于220kV CD线储能电源取自直流Ⅱ段,因此此环流在220kV CD线储能时会增大流过正电源并列回路的电流,使之大于6A。 该站失灵屏开入电源空开为ABBS252S-B2DC型,额定电流为2A。由该空气开关的动作时间特性(如图4所示)可知,通过的电流越大,空开跳闸时间 越短。当通过3倍额定直流电流时,空开跳闸时间在20ms~6s,而MA-C型直流电机启动时间在几百毫秒以上,因此电机启动时该空开可能会跳闸。 从图3可知,2个控制电源空开为ABBS252S-B6DC型空气开关,其额定电流为6A,因此通过同一电流时,其跳闸时间比开入空开的长。而对于 2ZK,其型号与1ZK相同,储能电机启动时也可能跳闸,但是2ZK的短路跳闸时间比1ZK要长,所以两次跳闸都是1ZK先动作,而断开并列回路 后,2ZK就不会再跳开了。 综上所述,在220kV CD线的调试阶段,因施工接线错误导致两段直流母线负电源端并列,同时母联开关在合位,其位置开入回路寄生导致两段直流母线的正电源端并列,从而使两段直 流母线并列运行,在储能电机启动时造成失灵保护装置开入电源空开跳闸。消除两处寄生回路后,多次进行220kV CD线分合闸试验,未出现空开跳闸的现象。 5 防范措施 直流寄生尤其是由直流寄生导致的两段直流并列运行,极大地增加了系统运行的风险。两组配置相同的蓄电池组并列运行时,因其内阻存在差异,故在电池组间将产 生较大的环流,造成电池发热,在空载和轻负载时尤为严重,从而导致供电量减少,电池寿命下降,影响全站直流系统的安全稳定运行;若其中一段直流母线发生接 地,则会造成整个直流系统接地,增大继电保护误动或拒动发生的范围及可能性;若两段直流形成环网,则会因两段直流母线为独立电源系统,而降低中间继电器在 保护动作时的动作可靠性。 为杜绝直流寄生的产生,特提出以下解决办法: (1)在工程验收时,要重视直流寄生回路的检查。应随着验收进度的推进,多次进行直流接地试验,确保没有直流并列现象存在。 (2)严把设备定检关,高度重视直流设备定检,尤其是直流接地试验。 (3)设备投运后,发现直流异常现象应仔细查找原因。对于直流母线并列的情况,一定要将正极与负极寄生回路全找到并消除,不留隐患。 (4) 对于易产生直流寄生的回路,如220kV设备的两路控制电源、母联开关接入各装置的位置开入回路、同测控屏两间隔的信号电源等在基建验收和定检时要高度重视,重点排查。