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摘要：文章以直流系统交流窜电故障监测技术的重要性为出发点，对直流系统交流窜电故障进行了阐述，最后重点讨论了直流系统交流窜电故障监测技术，进而关于直流系统的可靠性与安全性以及如何迅速有效的解决故障等问题，得到了研究、设计、检修及维护人员的广泛关注。
关键词：直流系统；交流窜电；故障监测技术
1.前言
直流系统作为电力系统的重要组成部分，为一些重要负荷、继电保护及自动装置、交流不停电电源（UPS）、远动通讯装置、控制及信号回路提供稳定可靠地工作电源。
2.直流系统交流窜电故障监测技术的重要性
直流电源的故障主要有直流接地、短路、交流窜人直流回路等。微机继电保护装置是直流系重要负荷，近年来技术发展迅速，微机保护都是通过光耦实现开关量的开人开出，额定工作电压一般为24V。然而，实际接线上很多回路电缆比较长，对地分布电容较大，一旦直流回路窜人交流电压，就会引起保护误动、开关误跳。
目前，变电站直流系统中运行的在线绝缘监察装置均不具备交流窜电检测功能，不能对交流窜电故障准确报警，因此有必要研究出一种直流系统交流窜电故障监测系统。该系统能根据实际故障情况，采集并分离出直流系统中的交流分量，实现故障回路的智能选线，准确判断出故障支路，为直流电源系统交流窜电故障提供快速有效的解决方案。
3.直流系统交流窜电故障分析
3.1故障案例
2016年8月，某330kV变电站主变压器跳闸，110kV母线失压，导致其馈供的15座110kV变电站失压。
3.2事故发生原因
雨水通过缝隙漏入传动箱后沿密度继电器电缆流入机构箱并滴入箱内温湿度控制器（该控制器电源部分为220V交流，信号部分为220V直流），造成温湿度控制器中交、直流回路间短路，交流电压串入直流I段，造成接于直流I段的两台变压器非电量出口中间继电器（主跳）接点抖动并相继出口跳闸。
3.3保护误动机理
从交流窜入直流系统引起保护误动机理分析：所用交流系统是一个接地系统，直流是一个绝缘系统，因此一旦交流窜入直流系统，必然会造成直流系统故障：
1）引起直流系统金属性接地，绝缘监测装置工作异常。
2）引起厂站系统监控装置误发大量告警信息，而且频繁刷新。
3）引起继电保护装置误动，尤其是变压器非电量保护的误动。
3.4交流窜入直流系统主要原因
1）工作人员误接线。由于现场接线复杂，工作人员很可能将交流线直接接到直流系统中，造成交流直接窜入直流系统。
2）交直流电缆绝缘下降或损坏。交直流走线时，布线过近，电缆使用时间过长之后，容易绝缘下降或绝缘损坏，造成交流窜入直流系统。
3）直流电缆对地电容过大。由于对地电容的存在，容易造成交流窜入直流，对地电容是不可能消除的，当此电容值大于一定值时，交流电对分布电容充放电，电流超过继电器的动作电流，引起继电器误动作。
4）开关质量不合格，直接造成交流窜入直流。
4.直流系统交流窜电故障监测技术
4.1引起保护误动试验
直流电源系统供电网络主要有电源正极、负极与控制回路，相比较而言，控制回路的数量远远少于正负极电源线路的数量，据目前的有关报道，发生交流窜入直流系统的接地故障主要是窜入直流系统的正负极。因此，本文仅分析交流窜入直流系统正负极引起的保护误动情况。
4.1.1交流窜入正极
如图（a）所示，交流电压源UAC（220V）通过电阻R3（1kΩ）接入直流系统UDC（220V）正极与大地之间。直流系统平衡桥电阻R1、R2均为25kΩ。控制节点CKJ到跳闸继电器J（动作功率大于5W）的连接电缆对地电容C（0.13μF）。
采用数字记忆示波器测量继电器J两端的电压，如图（b）所示，最高电压值为178V。按有关规程的规定，继电器J最高动作电压小于70%母线电压值，即70%×220V=154V<178V。显然，继电器J将发生误动。
4.1.2交流窜入负极
同理，如图（a）所示，交流电压源UAC（220V）通过电阻R3（1kΩ）接入直流系统UDC（220V）负极与大地之间。数字记忆示波器测量继电器J两端的电压，如图（b）所示，最高电压值为192V，也高于继电器最高动作电压154V，继电器将误动。
可在线监测直流系统的对地交流电压，并记录10次以上故障。主要记录以下参数：①交流窜入接地告警；②窜入交流电压幅值；③窜入交流时间长度及时刻。上述交流窜入信息，可用于保护误动事故分析、接地故障处理等。
4.3结论
1）试验表明，交流电源窜入直流系统正极或负极，都可能造成保护控制等设备发生误动。
2）采用阻容元件提取直流系统对地电压中的交流成分，并进行测量，可实现交流窜入直流系统接地故障的实时告警。
3）完善绝缘装置的接地故障检测功能，及时发现交流窜入接地故障，有利于减少由此产生的保护误动事故。
5.结束语
鉴于直流系统的重要性、故障造成的危害性以及现场环境的复杂性，如何将风险降至最低，如何将缺陷消除于萌芽，如何迅速有效的解决故障成为继电保护设计、制造和检修维护人员紧迫问题。为此，本文针对上述直流系统故障进行分析并总结相应对策，已期能够为相关人员提供一定的参考。
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