浅析变电站二次回路运行问题

黄浩+张现剑+靳平会

摘 要：油田供配电系统二次回路具有设备多、故障复杂等特点，故障问题繁多、查找困难、表现不一，本文结合二次回路故障问题分析，对变电站二次回路运行中微机保护技术措施进行了探究。

关键词：配电系统；二次回路；故障分析

在油田供配电系统二次回路中，包含端子、电缆、保护压板等众多设备，这些设备在油田复杂恶劣供电运行环境中极易出现故障，而且故障诊断和排除较为困难，一旦出现故障将会造成较大损失。因此，有必要结合油田供配电系统二次回路故障分析，对运行保护技术措施进行探究，提升油田供配电系统二次回路运行稳定性。

1 油田供配电系统二次回路运行故障

1.1配电二次回路直流系统故障

在供配电网络中，二次回路直流系统在正常运行时是不接地的供电网络体系，因为油田供配电分布广、点多面广，造成直流系统在长期高负荷运行中易出现绝缘性降低或出现一点、多点接地的状况，导致误跳故障引发危险。在二次回路直流系统故障中，主要故障有线路保护装置直流电源串入交流造成误动跳闸、断路器偷跳等，类似故障中可能有时不会出现监控后台，以及保护装置无报警和信号，保护装置也没有记录报告。因为没有出现操作和控制装置动作，无法及时发现和准确分析故障。在直流系统接地等故障时，一点接地情况下不会出现短路电流和造成设备损坏，系统一般可以继续运行，所以故障不易被发现，而实际上因为一次接地造成断路器误跳闸等事故越来越常见，特别是现代油田配电网络中对控制电缆多采取分布电容配套问题，易引发故障。在110kv及以上级别变电站中，为了杜绝开关场干扰电压导入继电保护设备引发故障，一般需要在二次回路中应用带有屏蔽层的电缆线，可在开关场和控制室两端同时接地。在该类电缆中，分布电容因为处于芯线和屏蔽层间隙，所以电缆长度越大则分布电容效应越明显，因为屏蔽层两端都是接地的，所以降低了引发危险和故障的可能性。在直流回路中，分布电容可以改变直流母线共模干扰，但一旦直流系统一点接地或直流串扰，就会造成分布电容出现瞬间放电的现象，对直流操作回路造成干扰，这些干扰信号、电流或由此引发的功率就会造成继电保护系统误动作。一般情况下，分布电容等级越大，其产生的干扰电压衰减速率和幅度也就越慢，可能会引发继电保护器的误动作概率也就越高。

通过以上分析可以发现，为有效降低二次回路直流系统故障，必须要对分布电容进行容量降低处理，可通过缩短控制电缆长度、利用电容效应较低线缆等方式实现。油田供配电常见方式是采取多个保护小室、露天高压配电装置GIS改造等方式缩短控制电缆总长度，同时还可以利用性能先进的光缆代替传统电缆，可有效传递保护跳闸信号，杜绝或降低分布电容的不利影响。变电站一般设有直流绝缘监测装置对直流母线接地绝缘性进行判断，但在接地报警后无法准确的进行故障支路的诊断分析，只能进一步采取试停法、逼近法等方法进行直流系统的供电网络分段解列，通过逐个支路断开的方式查找接地点，操作较为复杂，且断路会造成供电不稳定，影响油田正常作业生产。因此，为杜绝这一问题，可采用直流传感器进行微机选线型绝缘检测装置设置，对直流系统正负极、各支路对地绝缘电阻情况等进行实时监测，杜绝传统电桥式继电器绝缘装置无法准确反映故障地点的缺陷，还能降低“死区”问题，并避免了传统监测诊断方式的复杂性，降低了故障检测成本、提升了检测精度。但该方式在应用中如不能合理进行平衡桥电阻和切换电阻参数设置，将造成系统正负极对地电压过大波动，在一点接地情况下就会造成光耦合器和出口继电器等部分误动作。

1.2配电二次回路交流系统故障

在配电二次回路交流系统中，回路交流系统异常会影响二次测量和判斷精准性，还会影响自动装置、继电保护装置动作精度，所以接地不合理是影响二次回路正常运行的重要原因。在二次回路交流系统中，必须有1个可靠接地点，并且要对这一接地点进行准确评价，同时电压互感器存在差异的二次回路必须相互独立，实现二次绕组和辅助二次绕组独立设置，确保开口三角绕组输出准确。交流系统故障除接地、回路独立等原因外，还会因为电压和电流极性问题出现故障，互感器在预防性试验和周期性检测中有时存在接线端子倒换等问题，影响互感器极性连接的精准性和电能计量、保护动作的启动。交流系统回路断线也是常见故障，在回路缺陷和接线问题诊断中，可采取利用电压互感器二次回路的永久接地小母线串入小型电阻的方式改变电阻值，然后对过流电流进行测定，以电流为依据对电压回路接地情况进行判断，还可以通过可靠的接地处理和定期的检查，确保交流回路接地正确和装置之间的独立性。

2 油田供配电系统二次回路运行的微机保护措施

一是微机保护输入。要以配电系统二次回路运行实际需要为基础值，设定微机保护模拟量，确保互感器极性、接地和二次绕组正确。对继电保护动作信号、断路器触点位置等强电信号，要转换为微机保护内部弱电信号，确保微机保护输入模拟值的准确性。

二是微机保护干扰。主要是内部元器件布局、保护装置结构、工艺干扰和外部的环境干扰，前者可通过保护装置工艺改进和元器件合理结构布局改进，后者主要是研究抑制电场耦合、磁场耦合和公共阻抗耦合等引发的干扰，对电场耦合，可通过静电屏蔽、优化敷设路径增大耦合阻抗、缩短电缆长度减少耦合电容等方式抑制。对磁场耦合，可通过电磁屏蔽、减少互阻抗的方式进行屏蔽，特别是应用双绞线抵消磁场感应。对公共阻抗耦合的抑制，要确保二次回路中只有一个固定接地点。对电磁干扰的抑制，主要是采取屏蔽的措施。对光耦导通回路引发的故障，要严格选择合理的元器件，利用动作值较高且运行可靠的继电器，综合考虑动作灵敏度、导通电压、导通电流和动作功率等进行光电耦合器的合理选择。对由分布电容引发的误动作，主要是增加保护小室、应用光纤跳闸通道取代电缆跳闸信号通道等措施进行抑制。

3 结论

综上所述，油田配电系统二次回路运行稳定可确保供电系统运行可靠，针对二次回路直流系统和交流系统运行问题，综合采取微机保护措施，结合常见运行故障采取抑制和应对措施，有利于提升供配电二次回路系统运行的稳定性。

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