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關(guān)于埃爾斯特電能表直流輔助電源絕緣問(wèn)題分析

作者:吳煥來(lái)源:《企業(yè)科技與發(fā)展》日期:2018-07-03人氣:2614

500kV大型變電站及換流站在電力系統(tǒng)中有著至關(guān)重要的樞紐作用,其中變電站中長(zhǎng)時(shí)間、滿負(fù)荷運(yùn)行線路對(duì)計(jì)量業(yè)務(wù)有著較高的要求。根據(jù)《DL/T448-2016》規(guī)定I類(lèi)計(jì)量裝置為:220kV及以上貿(mào)易結(jié)算用電能計(jì)量裝置,500kV及以上考核用電能計(jì)量裝置,計(jì)量單機(jī)容量300MW及以上發(fā)電機(jī)發(fā)電量的電能計(jì)量裝置[1]。故500kV變電站線路大多為Ⅰ類(lèi)計(jì)量裝置,配置0.2S級(jí)多功能電能表,并采用主副雙表配置原則,外接110V直流輔助電源。直流系統(tǒng)是變電二次裝置重要電源來(lái)源,由于直流系統(tǒng)接地造成的保護(hù)裝置拒動(dòng)、誤動(dòng)、損壞直流設(shè)備等,給變電站帶來(lái)極大的安全隱患。

1、電能表接地故障原因

由于2015年12月500kV來(lái)賓站直流 110V I段在線絕緣監(jiān)測(cè)裝置(仟順電子有限公司QDA—300型)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象及頻繁出現(xiàn)接地告警,經(jīng)自動(dòng)化人員使用接地查找儀排查、檢測(cè),初步判斷為2015年11月?tīng)I(yíng)銷(xiāo)技改更換的埃爾斯特A1800型電能表內(nèi)部絕緣問(wèn)題導(dǎo)致。

(1)電能表電路板拆解分析:電能表電路基本原理為主、輔電源各自經(jīng)元件通道輸入,通過(guò)全波整流橋匯合到輸入濾波電源,共同給后端的開(kāi)關(guān)電源模塊進(jìn)行供電,開(kāi)關(guān)電源降壓后輸出低壓直流分別供給電表MCU、計(jì)量及通信等功能模塊;而埃爾斯特電能表拆解后發(fā)現(xiàn)輔助電源與主電源設(shè)計(jì)非完全相互獨(dú)立,非互相隔離的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),輔助電源與主電源共用一套開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換電路(共用一個(gè)濾波、DC\DC開(kāi)關(guān)及變壓器輸出)的單電源結(jié)構(gòu)。實(shí)物拆解如圖所示(圖1:埃爾斯特電能表拆解),顯示為直流電源經(jīng)黑色連接線直接連到主電源整流橋后的濾波電容及電壓通道上,根據(jù)實(shí)物拆解繪制電能表電源電路原理。

   (2) 一般電能表交直流電源采用為主、輔電源完全相互獨(dú)立并互相隔離的雙電源結(jié)構(gòu)。

     2、電能表漏電原理分析

     埃爾斯特漏電機(jī)理:對(duì)照絕緣監(jiān)測(cè)裝置的接線方式,輔助供電系統(tǒng)的對(duì)地電勢(shì)將會(huì)產(chǎn)生對(duì)地漏電流通過(guò)主電源的零線接地系統(tǒng)進(jìn)入接地,而由于主、輔不隔離的方式提供了漏電通道(見(jiàn)圖5);漏電流的大小完全取決DC電壓系統(tǒng)對(duì)地電勢(shì)的大小。而一般電能表電源設(shè)計(jì),由于有隔離變壓器的阻隔,因此這個(gè)漏電流會(huì)非常小,以至于可以忽略不計(jì)。而埃爾斯特電能表因無(wú)隔離變壓器阻隔,導(dǎo)致漏電流增大,從而使直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量計(jì)算出接地電阻偏低并報(bào)警。

3、埃爾斯特主、輔“單電源”結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

     (1)主、輔電源無(wú)法實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電隔離,尤其當(dāng)主、輔電源外部供電系統(tǒng)為相互獨(dú)立的電源系統(tǒng)時(shí),存在系統(tǒng)通過(guò)設(shè)備接地回路互相干擾,甚至當(dāng)某一系統(tǒng)出現(xiàn)對(duì)地高壓故障時(shí)或存在對(duì)地浪涌電流脈沖電壓,存在損害燒毀另一供電系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。

    (2)由于不隔離,容易引起現(xiàn)場(chǎng)的漏電報(bào)警甚至供電線路跳閘故障。當(dāng)主電源線電壓高于輔助電源的供電電壓,輔助電源無(wú)法優(yōu)先供電。

    (3)該設(shè)計(jì)無(wú)法滿足:IEC62053-22要求:II類(lèi)防護(hù)儀表除了參比電壓等于或低于40V的輔助線路之外,“在工作中互不連接的各線路之間”必須進(jìn)行至少2.0KV/1分鐘的50Hz交流耐壓及6.0KV脈沖電壓隔離的性能要求[2]。

(4)參照南方電網(wǎng)公司對(duì)電能表輔助電源要求“輔助供電電壓為(100-240V)交直流自適應(yīng)”。[3]兩種供電方式應(yīng)互相獨(dú)立,互不影響;并可不間斷自動(dòng)切換。

4、 結(jié)論

本文通過(guò)模擬現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件及拆解分析,最終得出電能表產(chǎn)生直流接地故障的根本原因,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,制定如下具體改進(jìn)方案,以徹底消除缺陷,保證電能表安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(1)在保運(yùn)行的條件下,使用交流電源或者外接直流電源(如蓄電池)作為工作電源;

(2)在設(shè)計(jì)上增加隔離變壓器,使Elster電能表直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)之間相互隔離,減小漏電流;  

(3)更換無(wú)設(shè)計(jì)缺陷的電能表。


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