“直流接地查找設(shè)備”對保護(hù)誤動的分析

尹劍烽

（廣東電網(wǎng)公司東莞供電局，廣東 東莞523120）

直流回路在正常運行狀態(tài)常受到多種不利因素的影響而造成接地，如設(shè)備的絕緣材料不合格、絕緣性能降低，或存在某些外力造成損傷缺陷等。最常見的直流接地是由于氣候的因素造成的，如在雨天或霧天，二次回路及設(shè)備的嚴(yán)重污穢和受潮、端子箱的進(jìn)水，都可能導(dǎo)致室外的直流系統(tǒng)絕緣降低，從而造成直流接地。在直流接地故障中，一點接地可能造成保護(hù)及自動裝置誤動或者拒動。而危害更大的兩點接地，除導(dǎo)致保護(hù)、信號、自動裝置誤動或拒動外，還可能造成直流保險熔斷，使整個變電所的保護(hù)、自動裝置、控制回路全部失去電源；另外，在復(fù)雜的保護(hù)回路中同極兩點接地，還可能令某些繼電器短接，使之越級跳閘，擴大事故范圍。

1 直流絕緣監(jiān)測系統(tǒng)對直流接地的檢測

變電站內(nèi)配置直流絕緣監(jiān)測系統(tǒng)，便于對整個直流系統(tǒng)的監(jiān)視。當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障或絕緣電阻低于整定值（詳見表1）時，直流絕緣檢測裝置可靠動作，并發(fā)送相應(yīng)信號至后臺機或集控系統(tǒng)，提醒運維人員檢查直流系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)。

接地故障引起的對地電壓變化，與接地電阻值和橋電阻值大小相關(guān)。目前國內(nèi)微機化直流接地巡檢裝置內(nèi)的橋電阻一般都大于25 kΩ（如深圳奧特訊約為200 kΩ，珠海泰坦約為40 kΩ）。

表1 絕緣電阻整定值

在眾多的直流絕緣監(jiān)測裝置的定值設(shè)置中，當(dāng)接地極對地電壓小于1/3母線電壓，而非接地極對地電壓則大于2/3母線電壓，直流絕緣監(jiān)測裝置就發(fā)出直流接地告警。

而國家電網(wǎng)公司《直流電源系統(tǒng)運行規(guī)范》第二十八條對接地故障提出了更高的要求，即“220 V直流系統(tǒng)兩極對地電壓絕對值差超過40 V……，應(yīng)視為直流系統(tǒng)接地。”此時，接地極對地電壓小于90 V（約40.9%母線電壓），非接地極對地電壓為130 V（約59.1%母線電壓）。

在變電站實際運行過程中，對220 V直流系統(tǒng)來說，任意極對地電壓低于60～70 V（27.3%～31.8%母線電壓），不管絕緣監(jiān)測裝置是否告警，檢修部門也會安排處理接地故障。

2 接地故障引起保護(hù)不正常運行分析

2.1 直流系統(tǒng)正極接地故障

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生正極接地故障時，可能會引起保護(hù)及自動裝置誤動。因為一般斷路器的跳合閘線圈以及繼電器線圈是與負(fù)極電源接通的，如果在這些回路上再發(fā)生另一點直流接地，就可能引起誤動作，如圖1所示，當(dāng)A、B兩點同時發(fā)生直流接地故障時，相當(dāng)于將KA接點短接，而使繼電器KM誤動作跳閘。此外，在合閘回路中，若正極兩點接地還可能造成誤合閘，信號回路則會出現(xiàn)誤報信號的現(xiàn)象。

圖1 直流系統(tǒng)接地模擬圖

2.2 直流系統(tǒng)負(fù)極接地故障

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生負(fù)極接地故障時，可能會造成保護(hù)及自動裝置拒絕動作。因為若在斷路器的跳、合閘線圈和保護(hù)繼電器回路再有接地故障時，線圈被接地點短接而不能動作。同時，直流回路短路電流會使電源保險熔斷，并且可能燒壞繼電器接點，失去保護(hù)及操作電源。如圖1所示，當(dāng)直流接地故障發(fā)生在A、C兩點時，繼電器KM的線圈被短接，當(dāng)保護(hù)動作時KM不能動作，開關(guān)拒動并將直流保險FU燒壞。

3 使用直流接地查找設(shè)備引起保護(hù)誤動作實例

2011年6月28日，東莞供電局繼保人員會同廣州拓威訊便攜式直流接地儀廠家技術(shù)人員，在110 kV某基建站，模擬＃1主變本體重瓦斯回路金屬性接地，將便攜式查找儀接入直流系統(tǒng)，進(jìn)行接地故障的檢測，如圖2所示，測試、分析結(jié)果記錄如下。

圖2 主變重瓦斯回路接地的模擬實驗接線圖

根據(jù)接地方式分為2種情況：

（1）A點完全接地。便攜式直流接地儀對直流系統(tǒng)發(fā)送出4種不同電壓等級的交變信號，將導(dǎo)致直流系統(tǒng)電壓的變化，保護(hù)的動作情況如表2所示。

表2 全接地時查找裝置對保護(hù)的影響

（2）A點連續(xù)觸發(fā)接地。便攜式直流接地儀對直流系統(tǒng)發(fā)送出4種不同電壓等級的交變信號，亦導(dǎo)致直流系統(tǒng)電壓的變化，保護(hù)的動作情況如表3所示。

表3 頻繁接地時查找裝置對保護(hù)的影響

根據(jù)上述情況分析，直流接地查找設(shè)備引起微機保護(hù)重瓦斯中間繼電器動作條件和原因是：

（1）直流接地查找設(shè)備發(fā)出的信號幅度影響直流電壓達(dá)到42 V以上，達(dá)到了繼電器的動作電壓，將會導(dǎo)致繼電器的誤動作；

（2）A點的連續(xù)觸發(fā)接地會產(chǎn)生尖峰電流，此時如果剛好疊加上信號的波峰值，會使繼電器動作。但如果接地查找儀發(fā)送的交變信號幅度稍小一點，如第4種交變信號幅度（＋4.90～＋30.7 V），則疊加在繼電器上的電壓沒有達(dá)到繼電器的動作電壓，故繼電器不動作。

因此，在該站這種配置情況下，用便攜式直流接地儀給系統(tǒng)的低頻信號小于某一值時（小于31 V），則可以進(jìn)行系統(tǒng)接地故障的檢測。

4 使用直流接地查找裝置不產(chǎn)生保護(hù)誤動的分析

4.1 直流系統(tǒng)負(fù)極接地故障對直流接地查找裝置的要求

按上述分析，當(dāng)負(fù)極發(fā)生接地故障時，負(fù)極對地電壓（絕對值）＜40%母線電壓，只要使用的直流接地查找裝置輸出電壓＜5%母線電壓，在使用直流接地查找裝置處理接地故障過程中，負(fù)極對地電壓＜35%～45%母線電壓，低于繼電器動作電壓（50%～70%母線電壓），這時即使再發(fā)生繼電器線圈回路接地，也不會誤動。

4.2 直流系統(tǒng)正極接地故障對直流接地查找裝置的要求

當(dāng)正極發(fā)生接地故障時，負(fù)極對地電壓（絕對值）＞59%母線電壓，已在繼電器動作電壓范圍（50%～70%母線電壓），這時再發(fā)生繼電器線圈接地，有可能滿足條件，使繼電器誤動作，這也正是要及時處理直流系統(tǒng)接地故障的原因。

使用直流接地查找設(shè)備處理接地故障時，由于負(fù)極對地電壓（絕對值）＞54～64%母線電壓，在繼電器動作電壓區(qū)域（50%～70%母線電壓）內(nèi)，若直流接地查找設(shè)備輸出的是正弦波信號，那么一半時間使負(fù)極對地電壓略為減少（5%以內(nèi)），另一半時間使負(fù)極對地電壓略為增加（5%以內(nèi)），則系統(tǒng)的安全影響非常小。

4.3 使用直流接地查找裝置不產(chǎn)生保護(hù)誤動的方法

退出告警裝置，以免其接地檢測過程中，引起對地電壓波動；

降低信號源接地信號電壓幅值（小于5%母線）；

在信號源內(nèi)部，負(fù)極對地接入500 kΩ電阻，可將負(fù)極對地電壓拉低到40%母線電壓以內(nèi)，確保線圈接地初始電壓小于50%母線電壓（40%＋5%＝45%）。

5 結(jié)束語

為盡量減少接地故障處理過程中可能存在的風(fēng)險，針對局內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備情況，特制定接地查找作業(yè)流程如下：

（1）用300 V檔萬用表測量對地電壓，確定接地極性。

（2）針對負(fù)極接地情況

1）絕緣裝置為奧特訊產(chǎn)品

a.接入50 kΩ平衡橋電阻，先接正負(fù)極，再接地；

b.在負(fù)極接入50 kΩ電阻；

c關(guān)絕緣裝置電源；

d.開始接地查找。

2）絕緣裝置為其它公司產(chǎn)品

a.在負(fù)極接入50 kΩ電阻；

b.開始接地查找。

（3）針對正極接地情況

1）絕緣裝置為奧特訊產(chǎn)品

a.接入50 kΩ平衡橋電阻；

b.關(guān)絕緣裝置電源；

c.開始接地查找。

2）絕緣裝置為其它公司產(chǎn)品

可直接開始接地查找。