周峰 江蘇省電力公司檢修分公司 210000

對(duì)兩起特殊的直流接地故障的分析及思考

周峰 江蘇省電力公司檢修分公司 210000

直流系統(tǒng)為變電站的控制系統(tǒng)、繼電保護(hù)、信號(hào)裝置、自動(dòng)裝置及事故照明提供電源。其安全與穩(wěn)定對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行至關(guān)重要。本文對(duì)兩起特殊的直流接地故障進(jìn)行分析判斷，并提供相應(yīng)的解決辦法，為今后如何消除直流寄生回路提供一些思路和啟示。

直流接地；寄生回路

引言

變電站的直流系統(tǒng)，主要由直流電源、直流母線及直流饋線等組成。直流電源包括蓄電池及其充電設(shè)備；直流饋線由主干線及支饋線構(gòu)成。變電站的直流系統(tǒng)分布面廣，回路繁多，很容易發(fā)生故障或異常，其中最常見的不正常狀態(tài)是直流接地。直流系統(tǒng)一點(diǎn)接地，容易致使斷路器偷跳。此外，當(dāng)直流系統(tǒng)中發(fā)生一點(diǎn)接地后，若再發(fā)生另外一點(diǎn)接地，將可能造成直流系統(tǒng)短路，致使直流電源中斷供電或造成斷路器誤跳或拒動(dòng)的事故發(fā)生。

1 故障分析

（1）故障事件一

xx年xx月xx日xx時(shí)，220kV某變電站后臺(tái)監(jiān)控發(fā)“直流接地”、“2587開關(guān)氮?dú)庑孤丁毙盘?hào)，檢修人員隨之趕往處理。到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)之后，首先用萬(wàn)用表測(cè)量直流操作電壓，電壓正極對(duì)地49.5V，遠(yuǎn)低于正常的110V，亦低于報(bào)警門檻80V。直流負(fù)極對(duì)地-170V，正負(fù)之間220V，初步判定是直流正極接地。

在得到調(diào)度許可之后，檢修人員協(xié)同運(yùn)行人員一起，用拉路法逐一排查故障點(diǎn)。按照拉路的順序原則：

1）應(yīng)先拉信號(hào)回路及照明回路，后拉操作回路。

2）先拉室外線路回路，后拉室內(nèi)線路。

3）斷開每一線路時(shí)間不得超過(guò)3s，不論接地是否在 被拉線路上，都應(yīng)盡快恢復(fù)供電。

在整個(gè)拉路期間，包括所有220kV的間隔（包括#1、#2主變、各條220kV線路、母聯(lián)、旁路等等）和110kV間隔及35kV間隔，直流電壓始終保持50V左右，沒(méi)用明顯的變動(dòng)。由于此站操作回路和信號(hào)回路相互獨(dú)立，故未對(duì)信號(hào)回路進(jìn)行拉路。

正當(dāng)查找陷入困境的時(shí)候，開關(guān)檢修人員檢查后表示，2587開關(guān)氮?dú)鈮毫φ?，?587開關(guān)氮?dú)庑孤丁睉?yīng)該是該信號(hào)繼電器進(jìn)水受潮而誤發(fā)的。當(dāng)時(shí)外面下傾盆大雨，而此信號(hào)繼電器在開關(guān)三角支架的下面，并不能完全擋在雨水。

此時(shí)有人提出，會(huì)不會(huì)是信號(hào)繼電器漏水接地導(dǎo)致直流接地呢？畢竟信號(hào)回路也是用的直流電源。事實(shí)上，堯化門變的直流回路是這樣的：操作電源為+110V～-110V，取自直流屏；信號(hào)電源為+24V～-24V，取自遠(yuǎn)動(dòng)屏的UPS電源。正常情況下兩者應(yīng)當(dāng)分列運(yùn)行，互不干涉的。

既然已有人提出疑問(wèn)，同時(shí)沒(méi)有其他辦法能有效查找故障點(diǎn)的時(shí)候，檢修人員嘗試拆除誤動(dòng)信號(hào)繼電器的正電源，將繼電器內(nèi)接地點(diǎn)與直流信號(hào)電源斷開。果然，拆除后，直流操作電壓立刻上升到90V左右，不再發(fā)“直流接地”信號(hào)。再將該回路恢復(fù)后，電壓又下降至50V左右，發(fā)“直流接地”、“2587開關(guān)氮?dú)庑孤丁毙盘?hào)。由此確認(rèn)，是信號(hào)回路應(yīng)漏水受潮引發(fā)接地，使得直流接地告警。

處理方法：待雨停之后，開關(guān)檢修人員將漏氮信號(hào)繼電器拆開烘干后，回路恢復(fù)正常，此時(shí)監(jiān)控不發(fā)信號(hào)，恢復(fù)正常。

但是，檢修人員測(cè)量電壓發(fā)現(xiàn)：操作直流回路電壓為+90V～-130V；信號(hào)直流回路電壓為+130V～+80V。顯然，兩直流回路之間有耦合現(xiàn)象，存在電的聯(lián)系。據(jù)運(yùn)行人員回憶，此變電站由于多次進(jìn)行綜自改造，這種現(xiàn)象應(yīng)該是綜自改造之中由于施工接線的錯(cuò)誤導(dǎo)致的。要徹底解決這個(gè)問(wèn)題，必須由直流、繼保、通信、及當(dāng)初綜自改造的基建單位一起，共同排查直流回路，找到寄生回路，并將其消除。

（2）故障事件二

xx年xx月xx日，某220kV變電站在操作甲間隔時(shí)，乙、丙兩間隔保護(hù)同時(shí)失去母線刀閘位置，報(bào)PT斷線，直流屏報(bào)第一路直流正極接地，第二路直流負(fù)極接地。值班員隨即上報(bào)情況，繼保人員獲悉后迅速趕到現(xiàn)場(chǎng)。經(jīng)測(cè)量，一路直流正極對(duì)地40V，負(fù)極對(duì)地-180V；二路直流正極對(duì)地200V，負(fù)極對(duì)地-20V，和直流屏測(cè)量現(xiàn)象一致。由于當(dāng)時(shí)變電站內(nèi)有基建施工，懷疑是施工挖斷電纜所致。仔細(xì)檢查之后，電纜完好，排除此種可能。分析直流接地的現(xiàn)象，懷疑是直流正負(fù)極接錯(cuò)，即一路直流的正極和直流二路的負(fù)極短接。考慮到乙、丙兩間隔保護(hù)均失去母線刀閘位置，首先檢查其電壓切換回路?；芈啡鐖D一所示。

從設(shè)計(jì)圖紙上，檢修人員確認(rèn)，電壓切換回路所用的直流電源應(yīng)為第一路直流。而在仔細(xì)核對(duì)實(shí)際接線后，檢修人員發(fā)現(xiàn)，乙、丙兩間隔的電壓切換回路中，正電接的是第一路正電，負(fù)電接的是第二路負(fù)電。如圖二所示。

這樣，當(dāng)I母刀閘常開接點(diǎn)閉合或II母刀閘常開接點(diǎn)閉合，都會(huì)導(dǎo)致第一路直流正電與第二路直流負(fù)電通過(guò)YQJ繼電器短接。此時(shí)，相當(dāng)于形成了一個(gè)壓差為440V的直流系統(tǒng)，而第一路直流的正極和第二路直流的負(fù)極的對(duì)地電位都在零電位附近，實(shí)際測(cè)量分別為40V和-20V。因此，YQJ繼電器上電壓僅有60V左右，無(wú)法動(dòng)作，導(dǎo)致保護(hù)裝置無(wú)法感受到刀閘的實(shí)際位置。

解決措施：將4D196上的第二路負(fù)電拆除，按圖紙，引第一路負(fù)電至4D196。

圖一

圖二

2 建議

鑒于以上故障分析，我們一定要注意，變電站的二次回路中，交直流回路要分開，不同電源的直流回路之間也要分開，特別是變電站改造中，從設(shè)計(jì)到施工，都要注意嚴(yán)防寄生回路的存在。

應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

（1）設(shè)計(jì)直流回路要簡(jiǎn)潔化?，F(xiàn)在提出的新方案就是把信號(hào)電源和操作電源取自同樣的直流屏，而不再用UPS電源。這樣做的好處就是不存在不同電壓等級(jí)直流的互相耦合問(wèn)題，只是把信號(hào)回路作為一個(gè)間隔，發(fā)生直流接地時(shí)便于查找。

（2）施工時(shí)要嚴(yán)格遵守按圖接線的原則，杜絕出現(xiàn)接錯(cuò)線的現(xiàn)象，從源頭上杜絕寄生回路的產(chǎn)生。施工時(shí)如發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)上存在問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)向設(shè)計(jì)部門反映。

（3）把牢驗(yàn)收關(guān)，對(duì)每個(gè)問(wèn)題都不放過(guò)，應(yīng)采用交叉法測(cè)量電壓，嚴(yán)防寄生回路的存在。

[1]電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實(shí)用技術(shù)[J].中國(guó)電力出版社，2006

[2]國(guó)家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教材，2009

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.21.032