1、29第 5 期（总第 242期）2023 年 10 月山 西 电 力No.5（Ser.242）Oct.2023SHANXI ELECTRIC POWER二次回路直流串电检测方法研究张韶光1，王 煊2，张岩坡1（1.国网河北省电力有限公司超高压分公司，河北 石家庄 050071；2.华能国际电力股份有限公司上安电厂，河北 石家庄 050310）摘要：在二次施工接线中，常出现不同直流电源间交叉、混接等错误导致的直流串电。结合现场经验和实际案例，归纳出4类串电情况，研究了针对不同串电类型的具体检测方法和操作流程，为作业人员在基建验收和保护检验中的串电测试提供了指导。关键词：二次回路；直流串电；交叉；
2、混接；串电测试中图分类号：TM862 文献标志码：A 文章编号：1671-0320（2023）05-0029-050引言 变电站直流系统作为保护装置电源和断路器操作电源等，是变电站最为重要的系统之一，如果系统发生异常，会导致保护误动作、断路器无故障跳闸，甚至导致变电站全停事故。直流系统常见的异常除交流窜入直流和直流接地外，还有几路直流之间的串电1-3。变电站按照不同直流母线划分，可分为第一组电源和第二组电源；按照功能划分，可分为装置电源、控制电源、遥信电源和录波电源等。不论是两组电源之间还是不同功能电源之间都不允许发生串电现象。二次线在施工过程中可能存在二次线接错情况，这是导致不同直流串电的主
3、要原因4-5。二次回路犹如变电站的神经系统，涉及面极广，接线十分复杂，如何在基建验收和设备检验工作过程中采用科学的方法检测出所有串电的缺陷尤为重要。本文依托现场经验和实际案例，总结了4类典型的串电类型，并针对各个类型研究了检测方法和操作流程。1 串电类型和测试方法研究 因断路器控制回路中涉及的接点较多，包括断路器位置接点、非全相继电器接点、低油压分合闸闭锁接点和低气压分合闸闭锁接点等，为全面起见，本文以U相控制回路为例，研究各接点在错误接线下的串电情况。断路器控制回路如图1所示。图1 断路器合闸回路、第一、二组跳闸回路 为清晰起见，图1中只画出了关键的接点。其中，47TX1（47TX2）是第一
4、组（第二组）非全相收稿日期：2023-03-10，修回日期：2023-06-30作者简介：张韶光（1989），男，河北邯郸人，2015年毕业于华 北电力大学（保定）电气工程专业，硕士，工程师，从事变电站继电保护工作；王 煊（1990），女，山西太原人，2016年毕业于华 北电力大学（保定）电磁场与微波技术专业，硕士，工程师，从事发电厂电机维护工作；张岩坡（1986），男，河北石家庄人，2013年毕业于 华北电力大学（保定）电力系统及其自动化专业，硕 士，高级工程师，从事变电站继电保护工作。?山 西 电 力2023 年第 5 期30负极来自不同的测控装置。因此，本文分重点围绕以下4种情况研究。需
5、要说明的是，二次线错综复杂，涉及面极广，导致串电的情况包含但不限于本文提到的这4种。1.1 两路直流分别取常开和常闭接点从图1、图2和图3中可以看出，在CK1和2ZJ上，控制电源和遥信电源分别取其常开接点和常闭接点，以CK1为例进行研究。需要说明的是，考虑工作量，在测试电位时，不可能在回路中的多处进行测量，比较现实的做法是在公共端测量电位，即测量101、102、J701、S701的电位。然而，当某接点动作后，虽然已经导致了两路直流的串电，但因整个回路中其他接点的隔离作用，在电源公共端测试电位不一定能发现异常。这就要保证在某接点上发生串电时，回路上的其他接点是导通的，从而保证公共端可以代表整个回
6、路的电位。为此，在分析某一特定接点串电时，应保证回路中其他接点处于导通的状态。另外，为形成对照试验，在分析某一特定接点时，仅保持这一个变量，回路中的其他接点状态应维持不变且导通。下文称为“唯一变量”原则。根据上述理论，分析CK1接点时，保持图1中的DL、2ZJ接点闭合且不发生变位。为简单起见，将涉及CK1接点的图1和图3放在一起研究，最终形成如图4所示的模型。图4 CK1正确接线的二次回路 CK1的两组接点负极交叉接线如图5所示。在常态下，因CK1常开接点实际在闭合状态，因此遥信负端J903带正电，闭锁信号可上传至监控机，实际压力未达到闭锁，与一次设备不对应，极其明显地指导作业人员消缺。即使未
7、能及时发现，在做闭锁试验时，将压力泄压至CK1接点动作时，CK1常闭接点闭合，遥信公共端正极J701和控制公共端负继电器，正常三相断路器在分位或合位时，47TX1处于不励磁状态，47TX1的常开接点是断开的；DL是断路器的辅助位置接点，图中常开和常闭触点均是断路器在分位时的状态；Y1、Y2和Y3分别是合闸线圈、第一组分闸线圈和第二组分闸线圈；CK1是反映储能压力状态的接点，常开触点是在液压碟簧或弹簧无压下的状态，因正常运行时是有压力的状态，CK1的常开接点在正常运行中是闭合的；2ZJ（3ZJ）是反映SF6气压状态的继电器，常闭接点是继电器不励磁下的状态，正常运行时SF6是有压状态，2ZJ继电器
8、不励磁，因此2ZJ继电器的常闭接点是闭合的。非全相的遥信回路和录波回路如图2所示，各电源取非全相继电器不同的常开接点；油压状态和气压状态的遥信回路如图3所示。图2 非全相继电器的遥信和录波回路图3 油压和气压的遥信回路从图1图3可以看出，在47TX1继电器接点上，接入了第一组控制电源、遥信电源和录波电源；CK1接点上接入了2组控制电源和遥信电源；2ZJ（3ZJ）接点上接入了第一组（第二组）控制电源和遥信电源。在施工中，以上二次线接错会导致串电。根据各路直流在某特定元件上取接点的特点，可分为以下2种情况：两路直流分别取常开和常闭接点；两路直流均取常开或常闭接点。另外，根据经验，可补充以下2种类型
9、：在相邻的端子排或继电器相邻接口，两路直流并接串电；遥信回路的正?张韶光，等：二次回路直流串电检测方法研究2023 年 10 月31极102短路，现象也十分明显。在CK1的两组接点上正极交叉接线如图6所示。常态下，就能出现遥信正极和控制的负极短路。总之，这样的错误接线导致的串电现象十分直观明显，在设备验收初期就能及时发现并消除。图5 CK1的两组接点负极交叉接线图6 在CK1的两组接点上正极交叉接线1.2 两路直流均取常开或常闭接点 从图1、图2和图3中可以看出，在47TX1继电器上，控制电源、遥信电源和录波电源分别取其常开接点，实际上，图1中两组控制电源也分别取CK1的常开接点，是同样的类型
10、。本文以非全相继电器47TX1为例展开研究。控制电源、遥信电源和录波电源都要取47TX1的接点，串电的组合较多。为便于分析，将涉及47TX1接点的图1和图2放在一起研究。47TX1继电器正确接线如图7所示。图7 47TX1继电器正确接线 在具体分析时，本节仅以控制电源和遥信电源串电（如图8、图9所示）为例。实际上，控制电源和录波电源之间、遥信电源和录波电源之间都有串电的可能。图8 47TX1继电器两付节点负极交叉接线图9 47TX1继电器两付节点正极交叉接线在断路器处于三相合位或分位的全相状态下，47TX1的常开接点为断开状态。因此，即使在图8和图9所示的错误接线下，因47TX1常开接点断开，
11、也不会导致串电，只有47TX1的常开接点闭合，才会导致串电现象。显然需要制造一个非全相状态。遵循前文的“唯一变量”原则，需要保证U相断路器位置不变，且保持DL接点闭合状态，因此通过调整V或W相的断路器位置，使断路器处于非全相状态。当47TX1的接点闭合后，在图8中，虽然出现了串电现象，但是J901带正电，非全相信号可以正常发出，监控机上不会有异常，需要通过拉路法配合测试各路电源电位进一步分析。在图8所示的错误接线下，拉掉控制电源，遥信电源和录波电源保持正常。此时，遥信电源的负极J901会经控制回路串至控制电源正极公共端101，导致101带负电。而遥信电源的正极J701会经遥信回路串至控制电源负
12、极公共端102，导致102带正电。同理，在图9所示的错误接线下，会导致图8中相同的现象，为了区分这两种故障，在现场工作?山 西 电 力2023 年第 5 期32中，一般通过现场二次查线的方法进一步定位故障的类型。若控制电源和录波电源接错或遥信电源和录波电源接错，通过拉路法配合测量电位，都能发现上文描述的串电现象。1.3 相邻端子接错线 在设计中，继电器相邻端子上或端子排相邻端子上接入两路电源，因端子排老化绝缘降低、连片或环线打错位置导致两路电源串电。低气压闭锁遥信回路和压力低闭锁重合闸回路如图10所示，J905和104分别是遥信电源和控制电源，而X06-69和X06-70为端子排上的相邻端子，
13、容易因上述原因导致串电。针对这一类型，1.2节中提到的方法是适用的。在图纸设计阶段，应尽量将不同电源的端子排分区或隔空端子。图10 相邻端子排示意图1.4 两路直流正负极来自不同装置电源 当多个测控装置在同一面保护屏内，且各测控装置的告警闭锁信息是互发时，极有可能出现这种情况。在组屏设计中，500kV变电站内，通常同一低压母线下的无功补偿保测一体装置会设计在同一面屏内；500kV变电站内，通常主变三侧测控装置和本体测控装置也都设计在主变测控屏内，容易出现上述问题。另外，有些低压间隔的信号数量较多，配套的保测一体装置遥信开入数量不够，需要借助公用测控的开入，容易出现遥信电源的正极来自该间隔保测一
14、体装置，负极却回到公用测控装置。遥信电源的正确接线方式如图11所示。现场曾发生过正电的正电公共端J701是测控装置1提供的正电，而负电侧J901却回到了另一台测控装置（如图12所示）。图11 正确接线的遥信回路图12 两个遥信电源互串 在图12所示的错误接线下，不会影响信号的正常发出和复归。实际上，在接点闭合后，已经发生了串电现象。如果两组遥信电源分别来自不同直流母线，会导致两组直流电源之间互串，如果此时发生直流接地，会将两路直流同时拉偏。如果两组遥信电源均来自同一组直流母线，也会导致不良影响。如该间隔停电检修时，当断开测控电源时，另一路测控电源的电位会串接至停电回路。现场曾出现因工作人员疏忽
15、，断开该间隔遥信电源后未测量电位就将二次线拆除，实际上，拆除的二次线因串电仍带电，带电的二次线搭接至金属柜门导致了直流接地现象，也出现过人身触电和带电摇绝缘的事件。在拉路测试电位时，断开该间隔遥信电源后，测量该间隔遥信电源公共端电位。由于间隔信号较多，一般而言，总有取常闭接点发信的信号，在发生上述错误时，其他遥信电源会通过闭合的发信接点串至该间隔遥信电源，测试该间隔遥信电源公共端会带负电。2 串电检测方法总结串电检测的总体思路是拉路法配合测试电位法。在“唯一变量”的原则下，当拉掉某一路电源时，如果该电源公共端无电，则说明不存在串电现象，如果该路电源公共端仍有电，显然是与其他电源有连接，表明存在
16、串电缺陷。a）针对两路直流电源均取常开接点或常闭接点的情况，在该间隔测试串电工作前，对监控机发出信号的真实性进行判断，并判断直流系统是否出现异常迹象。b）针对两路电源均取常开接点或常闭接点和相邻端子接错线的情况，需要统计哪些元件的接点存在以上用法，并针对以上元件逐一开展测试工作。在“唯一变量”的原则下，使继电器的节点闭合，进而通过拉路法并配合电位测试法逐一寻找串电的组合。以第一组控制电源为例，当拉掉第一组?张韶光，等：二次回路直流串电检测方法研究2023 年 10 月33控制电源后，如测量第一组控制电源仍有电，则说明存在串电现象，此时在不恢复第一组控制电源的情况下，断开第二组控制电源，如第一组
17、控制电源已无电，则说明两组控制电源之间互串；如果断开第二组控制电源后，第一组控制电源仍有电，则说明串电并非来自于第二组控制电源，需要用同样的方式测试遥信电源和录波电源，直至找到串电的电源。c）针对两路遥信电源来自不同装置电源的情况，无需考虑接点变位，采用最简单的拉路法并配合电位测试，即可发现回路中是否存在串电缺陷。3 结束语 本文结合现场工作经验，归纳了4种常见的串电类型，研究了不同串电类型对应的检测方法，为作业人员测试串电提供了指导。现场可根据具体的工作内容，如新间隔验收、更换继电器的验收等灵活使用。结合1.1和1.2节可以看出，较不同电源回路均取常开或常闭接点的情况，不同电源回路分别取常开
18、和常闭接点在一定程度上有助于从根本上避免二次线接错导致的串电缺陷，排查和检测的难度也较小。因此本文建议，在二次设计中，以控制回路使用的接点状态为基准，如果控制回路中使用某元件的常开接点，则在录波和遥信回路中取该元件的常闭接点。为避免该信号常发，在实际操作过程中，只需将监控机中该信号取反即可。这样，虽然录波和遥信电源串电的检测仍需要使接点变位，但在一定程度上降低了检测难度。参考文献：1 李修金，王乃科，邓洁清，等.变电站直流系统两段母线串电分析 J.江苏电机工程，2011，30（3）：38-40.2 张秋慧，周博.变电站双套直流电源串电检测装置的研究J.山东 工业技术，2018（6）：170.3
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20、itZHANG Shaoguang1，WANG Xuan2，ZHANG Yanpo1（1.UHV Branch of State Grid Hebei Electric Power Co.，Ltd.，Shijiazhuang，Hebei 050071，China；2.Shangan Branch of Huaneng Power International，INC.，Shijiazhuang，Hebei 050310，China）Abstract：Inthesecondaryconstructionwiring，theDCmisconnectionisoftencausedbytheconne
21、ctionerrorofcrossingandmixedwiringbetweendifferentDCpowersupplies.Combinedwiththefieldexperienceandactualcases，fourtypesofpowermisconnectionaresummarized，andthespecificdetectionmethodsandoperatingproceduresfordifferentmisconnectiontypesarestudied，whichcanprovideguidanceforoperatorstotestcurrentmisconnectionininfrastructureacceptanceandprotectioninspection.Key words：secondarycircuits；DCmisconnection；crossing；mixedwiring；currentmisconnectiontest
