對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

對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、信號裝置、自動裝置及事故照明提供電源。其安全與穩(wěn)定對整個電網(wǎng)的運行至關(guān)重要。本文對兩起特殊的直流接地故障進行分析判斷，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)生一點接地后，若再發(fā)生另外一點接地，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，220kV某變電站后臺監(jiān)控發(fā)“直流接地”、“2587開關(guān)氮氣泄露”信號，檢修人員隨之趕往處理。到達現(xiàn)場之后，首先用萬用表測量直流操作電壓，電壓正極對地49.5V，遠(yuǎn)低于正常的110V，亦低于報警門檻80V。直流負(fù)極對地-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)同運行人員一起，用拉路法逐一排查故障點。按照拉路的順序原則：

1）應(yīng)先拉信號回路及照明回路，后拉操作回路。

2）先拉室外線路回路，后拉室內(nèi)線路。

3）斷開每一線路時間不得超過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，沒用明顯的變動。由于此站操作回路和信號回路相互獨立，故未對信號回路進行拉路。

正當(dāng)查找陷入困境的時候，開關(guān)檢修人員檢查后表示，2587開關(guān)氮氣壓力正常，“2587開關(guān)氮氣泄露”應(yīng)該是該信號繼電器進水受潮而誤發(fā)的。當(dāng)時外面下傾盆大雨，而此信號繼電器在開關(guān)三角支架的下面，并不能完全擋在雨水。

此時有人提出，會不會是信號繼電器漏水接地導(dǎo)致直流接地呢？畢竟信號回路也是用的直流電源。事實上，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；信號電源為+24V～-24V，取自遠(yuǎn)動屏的UPS電源。正常情況下兩者應(yīng)當(dāng)分列運行，互不干涉的。

既然已有人提出疑問，同時沒有其他辦法能有效查找故障點的時候，檢修人員嘗試拆除誤動信號繼電器的正電源，將繼電器內(nèi)接地點與直流信號電源斷開。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。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)氮氣泄露”信號。由此確認(rèn)，是信號回路應(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繼電器拆開烘干后，回路恢復(fù)正常，此時監(jiān)控不發(fā)信號，恢復(fù)正常。

但是，檢修人員測量電壓發(fā)現(xiàn)：操作直流回路電壓為+90V～-130V；信號直流回路電壓為+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)運行人員回憶，此變電站由于多次進行綜自改造，這種現(xiàn)象應(yīng)該是綜自改造之中由于施工接線的錯誤導(dǎo)致的。要徹底解決這個問題，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，乙、丙兩間隔保護同時失去母線刀閘位置，報PT斷線，直流屏報第一路直流正極接地，第二路直流負(fù)極接地。值班員隨即上報情況，繼保人員獲悉后迅速趕到現(xiàn)場。經(jīng)測量，一路直流正極對地40V，負(fù)極對地-180V；二路直流正極對地200V，負(fù)極對地-20V，和直流屏測量現(xiàn)象一致。由于當(dāng)時變電站內(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，即一路直流的正極和直流二路的負(fù)極短接。考慮到乙、丙兩間隔保護均失去母線刀閘位置，首先檢查其電壓切換回路。回路如圖一所示。

從設(shè)計圖紙上，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)核對實際接線后，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母刀閘常開接點閉合或II母刀閘常開接點閉合，都會導(dǎo)致第一路直流正電與第二路直流負(fù)電通過YQJ繼電器短接。此時，相當(dāng)于形成了一個壓差為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)極的對地電位都在零電位附近，實際測量分別為40V和-20V。因此，YQJ繼電器上電壓僅有60V左右，無法動作，導(dǎo)致保護裝置無法感受到刀閘的實際位置。

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：

（1）設(shè)計直流回路要簡潔化?，F(xiàn)在提出的新方案就是把信號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直流的互相耦合問題，只是把信號回路作為一個間隔，發(fā)生直流接地時便于查找。

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

（3）把牢驗收關(guān)，對每個問題都不放過，應(yīng)采用交叉法測量電壓，嚴(yán)防寄生回路的存在。

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

[2]國家電網(wǎng)公司繼電保護培訓(xùn)教材，2009

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.21.032