왜 MVDC 접지가 시스템 고장의 원인이 되는가

변전소의 DC 시스템 접지 고장 분석 및 처리

DC 시스템 접지 고장이 발생할 때, 단일점 접지, 다중점 접지, 루프 접지 또는 절연 저하로 분류될 수 있습니다. 단일점 접지는 양극 접지와 음극 접지로 나뉩니다. 양극 접지는 보호 및 자동 장치의 오작동을 일으킬 수 있으며, 음극 접지는 작동하지 않게 만들 수 있습니다(예: 계전기 보호 또는 트리핑 장치). 어떤 접지 고장이라도 존재하면 새로운 접지 경로가 형성되므로 즉시 제거해야 합니다. 그렇지 않으면 두 번째 또는 추가적인 접지가 발생하면 심각한 고장이나 사고로 이어질 수 있습니다.

정상 작동 중에는 DC 시스템의 양극과 음극 모두의 대지에 대한 절연 저항은 999 kΩ입니다. 그러나 야외 설비가 습기가 차면 DC 시스템의 절연 저항이 감소합니다. 220V DC 시스템의 알람 임계값은 일반적으로 25 kΩ이며, 110V 시스템은 15 kΩ입니다. State Grid Hubei Maintenance Company는 접지 위험에 큰 중요성을 두고 알람 기준을 상향 조정했습니다: 220V 시스템의 경우 절연력이 40 kΩ로 떨어지면 경보가 발생하고, 110V 시스템은 25 kΩ로 떨어지면 경보가 발생합니다. 이렇게 하면 절연 저하가 완전한 접지 고장으로 발전하기 전에 문제를 해결할 수 있습니다.

최근 장기간의 악천후와 습도가 높은 장마철로 인해, 주내 6개의 500 kV 변전소에서 다양한 정도의 DC 절연 저하 또는 직접 접지가 발생했습니다:

• 엔시와 안푸: 절연력이 40 kΩ로 떨어짐

• 수앙허: 양극 접지

• 장샤: 양극 접지

• 준산: 전체적인 절연 저하

• 션누산: 절연력 저하, 음극 대지 18 kΩ

• 싱롱: 양극 접지

최근 DC 시스템 절연 문제 사례 분석:

(1) 500 kV 엔시 & 안푸 변전소:
DC 절연 모니터링 장치에서 절연력이 40 kΩ로 떨어졌음을 나타냈습니다. 관찰 후 절연력이 부분적으로 회복되어 허용 범위로 돌아왔습니다. 과거 경험에 따르면, 가능성이 가장 높은 원인은 야외 분리 스위치 메커니즘 박스 내의 열릴레이에 습기가 침입한 것입니다.

(2) 500 kV 장샤 변전소:
DC 접지 고장 후, 2차 유지보수 인원이 절연 모니터를 확인했지만 이상 신호는 없었습니다. 현장 전압 측정 결과, 양극 대지 전압이 0 V였습니다. DC 접지 탐지기를 사용하여 #2 버스 연계 제어 캐비닛의 밀도 계측기의 습기 영향을 받은 접점에서 고장을 추적했습니다. 고장 접점을 제거한 후 DC 시스템의 절연력이 정상으로 돌아왔습니다.

DC 접지 고장 해결의 어려움:
DC 접지 결함의 위치 파악 및 처리는 어렵습니다. 고장은 날씨 변화에 따라 재발할 수 있으며, 고장 지점은 식별하기 어렵습니다. 다중점 접지도 발생할 수 있습니다. 최근의 대부분의 접지 문제는 야외 설비의 접점이나 케이블의 절연 저하로 인해 발생했습니다. 구성 요소의 노후화로 인한 절연 저하와 장시간 비로 인한 습기 침입 또는 설비 고장이 원인이 되었습니다.

DC 접지 대응 능력 강화:
효과적인 처리를 위해서는 조율된 노력, 표준화된 절차, 운영 및 유지보수(O&M) 시스템의 통합이 필요합니다:

• 안전 절차:
  DC 접지 고장을 처리하기 전에 관련 영역에서 모든 인원을 철수시키고, 특히 2차 회로에서 작업하는 인원을 철수시켜야 합니다. 고장 위치 파악 및 수리 시 최소 두 명의 인원이 있어야 합니다. 우발적인 DC 단락 회로나 추가 접지를 방지해야 합니다. 보호 장치의 오작동을 방지하기 위한 안전 조치를 취해야 합니다.

• 고장 위치 파악 전략:
  다음 원칙을 따릅니다: 마이크로프로세서 기반 탐지 먼저, 그 다음 수동; 외부부터 내부까지; 2차부터 1차까지; 신호부터 제어까지. 먼저 DC 절연 모니터링 장치를 사용하여 고장을 위치 파악합니다. 데이터가 정확하지 않으면 수동 검사를 진행합니다.

• 신속한 대응 프로토콜:
  O&M 직원은 즉시 절연 모니터로부터 알람 메시지와 이상 신호를 수집해야 합니다. 2차 팀은 신속하게 긴급 수리를 조직해야 합니다. 모니터가 고장 회로를 정확히 식별하면 전원을 차단하고 절연력이 회복되는지 관찰합니다. 그렇지 않으면 DC 접지 탐지기를 사용하여 모든 DC 회로를 스캔하고 의심되는 회로를 식별하고 전원 차단으로 테스트합니다.

• 정확한 고장 격리:
  고장 회로가 식별되면 배선도를 사용하여 가능한 접지 지점을 찾습니다. 의심되는 단자를 차단하여 테스트합니다. 확인 후 신뢰할 수 있는 절연 격리를 적용합니다. 1차 설비 팀과 긴밀히 협력하여 고장을 신속히 제거합니다.

DC 접지 사고 감소를 위한 예방 조치:

• 운영 환경 개선. 온도 조절이 불충분한 지역에 에어컨을 설치합니다. 단자 박스, 스위치 메커니즘 박스, 분리 스위치 박스를 적절히 밀봉합니다. 캐비닛 문이 비에 젖지 않도록 합니다.

• 정기 점검이나 변압기 설치 중에 가스 계측기, 유량 계측기, 유량계, 온도계, 압력 해제 장치가 적절한 비보호 덮개를 갖추었는지 철저히 확인합니다. 배선 박스 설치가 안정적이며, 밀봉 패킹이 있고, 2차 케이블이 적절히 배선되고 손상되지 않았는지 확인합니다.

• 정기 정전 시간을 활용하여 자주 작동하거나 지속적으로 전력을 공급받는 야외 2차 구성 요소를 교체합니다.

• 설계 결함이나 불량 작업을 제거합니다. 시운전 중 2차 회로가 완전하며, 기생 회로, 루프, 교차 연결이 없는지 확인합니다. 보호 및 자동 장치 점검 중 청소와 먼지 제거에 주의합니다.

• 기술 개선 또는 신규 건설 시 설계 도면을 엄격히 준수합니다. 시공 전 도면 검토를 철저히 수행합니다. DC I/II 세그먼트 혼합, AC/DC 혼합, 기생 회로로 인한 DC 시스템 이상을 방지합니다.

• 모든 변전소의 DC 시스템, DC 배전 패널, 절연 모니터링 장치의 운영, 유지보수, 점검을 강화합니다. 모니터링 장치가 접지 위치를 정확히 반영하여 유지보수 인원이 신속하게 격리를 수행할 수 있도록 합니다.