（云南电网有限责任公司玉溪供电局云南省玉溪市653100）
摘要：变电站需要进行两次接线端子间的短接，由于一个端子箱内部或者一个保护屏柜的内部不仅存在交流电，还存在直流电，二者在箱内的距离又十分的靠近。一旦工作人员操作不慎，极为可能导致交流电串入直流电系统中。因此文章就变电站交流电串入直流回路故障分析与对策展开分析。
关键词：交流电串入直流回路；故障；对策
直流系统作为变电站二次系统的控制电源，肩负着为继电保护、自动装置、通信网络等设备提供工作电源的重要任务。直流系统覆盖范围广、接线回路复杂、敷设电缆长，设备质量参差不齐，长期运行很容易发生直流接地、短路、交流电串入直流系统等故障，直流接地或短路将导致操作回路保险熔断或电源开关断开，使保护及自动装置失去电源，一次设备也相应失去监测和保护。直流系统是绝缘系统，交流系统是接地系统，一旦交流串入直流回路，会发生直流回路接地，交流量因直流电缆间的耦合电容及对地分布电容的存在，产生交变量引发继电器抖动，导致保护装置误动，断路器跳闸。可见，直流系统的安全稳定对继电保护及自动装置的可靠运行至关重要，而交流电串入直流回路故障也是直流系统故障中亟待解决的问题。
一、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。作为电力系统中不可缺少的组成部分，直流电源是由两部分组成的：一部分是整流装置把交流电源转换为直流电源以维持继电保护和自动控制设备的需要；另一部分是蓄电池组，通常挂在直流母线之上，这两个部分共同组成了直流系统，主要功能是控制及保护、事故照明等。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）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。（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。（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。
二、交流电串入直流系统导致的危害
由直流系统异常引发的继电保护事故时有发生，会导致保护装置拒动、误动，重大电气设备损坏，甚至造成电网解列。具体会造成以下危害。（1）交流电串入直流系统时，通过对地电容与跳合闸线圈形成回路，导致跳合闸继电器反复动作，击穿测控装置压敏电阻，保护装置无故障跳闸，对电网稳定运行造成严重破坏。（2）变电站的交、直流系统绝缘损坏时，交、直流相互影响，对微机保护产生电磁干扰，使得交、直流同时异常，导致保护装置误动或拒动。（3）交流量使直流母线电压的纹波系数大大增加，对微机保护、自动装置的电子电路造成诸多不良影响，如降低测量精度、缩短装置使用寿命等。（4）由于交流电的交变特性，交流串入直流系统容易造成间歇性直流接地，直流接地保护装置来不及动作，当间歇性接地信号消失后，采用直流拉路法进行查找难度增大，接地故障是否会进一步恶化也无法预料。由于近年来综合性的自动化变电站数目的持续增加，此类事故发生的频率越来越大，在工作人员进行直流接地工作时，要充分考虑可能出现危险的各种情况，谨慎对待和处理，避免更大规模的事故发生。
三、防止交流电串入直流系统的措施
对交流电串入直流回路导致的直流系统故障应给予足够重视，及时掌握直流系统故障规律并制定对策，以确保直流系统乃至整个电力系统的稳定运行。具体措施如下。
（一）加强直流系统设计施工管控
（1）在变电站设计施工阶段，交、直流电缆应分开布置，不共用1根电缆，避免交流电串入直流回路导致直流接地。（2）所有二次回路电缆均应使用屏蔽电缆，屏蔽层两端接地，严禁使用电缆内的空线替代屏蔽层接地。（3）交直流端子分区布置，中间加装隔离端子，采用不同颜色或字头区分，防止工作人员误接线导致交流量直接接入直流回路中。（4）非电量保护中开关场部分的中间继电器，须由强电直流启动，且应采用启动功率较大的中间继电器，满足启动功率不小于5W，动作电压在额定电压（220V）的55%~70%，动作时间不小于10ms。
（二）改进直流绝缘监测装置
早期的变电站直流系统绝缘监测装置，不具备交流电串入直流系统的故障监测和报警功能。应对此类直流系统绝缘监测装置进行改造，使其可以在发生交、直流系统绝缘异常或交流电串入直流回路时，及时告警，以便及时处理。
（三）改进继电保护及自动装置
在继电保护装置的交流输入回路加装隔离变压器、滤波电容等，使交、直流系统与大地在物理层面上分开，阻止直流系统与交流系统可能存在的电气耦合，有效消除直流系统中串入的交流量，防止保护装置不正确动作。
（四）严格控制直流系统电缆布置方式
按照直流系统技术标准，直流系统的电缆不宜敷设过长，应避免和减少迂回，目前设计规程对此并无明确规定，原则上不宜超过400m。从直流系统正负电源引向开关场的电缆芯数越多，电缆越长，正负极电缆对地分布电容就越大，交流电串入直流回路时施加于继电器的交流电压衰减越慢，因此合理布置二次电缆至关重要。当直流负荷过大时，可考虑采用分开独立供电方式，缩短电缆敷设长度，同时也可确保单段直流系统故障时，非故障段的正常供电。直流系统的规划设计，要充分考虑电网系统的适应性，为继电保护系统安全可靠运行创造良好条件。
（五）提高直流系统告警信号的重要级别
直流系统告警信号如“直流系统接地”“直流电压降低”“直流绝缘异常”等，建议作为Ⅰ类缺陷处理，也可将该类信号作为仅次于保护事故信号的类别处理，避免事故范围扩大。
总之，保护开关的回路电缆很长，对地分布的电容就比较大，交流串入直流系统就会错误启动保护装置以及开关误跳等现象。因此需要加强对直流系统异常或故障的重视。应该选用技术成熟、性能可靠的产品，减少产品质量问题导致的直流系统故障。加大直流系统电源整改力度，采用直流空气开关代替保险，避免保险底座融化击穿出现的接地现象；提高长电缆线路中间继电器的动作功率，防止交流电串入直流系统导致的跳闸出口继电器抖动误动。同时直流系统一点接地不容轻视，在发生交流电串入直流回路故障时会快速演变为两点接地或多点接地，对电力系统危害极大。设备运维管理单位应加大直流系统隐患排查力度，防止直流系统接地情况发生，从而保障电网的安全稳定运行。
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