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

直流系統為變電站的控制系統、繼電保護、信號裝置、自動裝置及事故照明提供電源。其安全與穩定對整個電網的運行至關重要。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，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備；直流饋線由主干線及支饋線構成。變電站的直流系統分布面廣，回路繁多，很容易發生故障或異常，其中最常見的不正常狀態是直流接地。直流系統一點接地，容易致使斷路器偷跳。此外，當直流系統中發生一點接地后，若再發生另外一點接地，將可能造成直流系統短路，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某變電站后臺監控發“直流接地”、“2587開關氮氣泄露”信號，檢修人員隨之趕往處理。到達現場之后，首先用萬用表測量直流操作電壓，電壓正極對地49.5V，遠低于正常的110V，亦低于報警門檻80V。直流負極對地-170V，正負之間220V，初步判定是直流正極接地。

在得到調度許可之后，檢修人員協同運行人員一起，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，都應盡快恢復供電。

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、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。

正當查找陷入困境的時候，開關檢修人員檢查后表示，2587開關氮氣壓力正常，“2587開關氮氣泄露”應該是該信號繼電器進水受潮而誤發的。當時外面下傾盆大雨，而此信號繼電器在開關三角支架的下面，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，取自遠動屏的UPS電源。正常情況下兩者應當分列運行，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“直流接地”信號。再將該回路恢復后，電壓又下降至50V左右，發“直流接地”、“2587開關氮氣泄露”信號。由此確認，是信號回路應漏水受潮引發接地，使得直流接地告警。

處理方法：待雨停之后，開關檢修人員將漏氮信號繼電器拆開烘干后，回路恢復正常，此時監控不發信號，恢復正常。

但是，檢修人員測量電壓發現：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象，存在電的聯系。據運行人員回憶，此變電站由于多次進行綜自改造，這種現象應該是綜自改造之中由于施工接線的錯誤導致的。要徹底解決這個問題，必須由直流、繼保、通信、及當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，第二路直流負極接地。值班員隨即上報情況，繼保人員獲悉后迅速趕到現場。經測量，一路直流正極對地40V，負極對地-180V；二路直流正極對地200V，負極對地-20V，和直流屏測量現象一致。由于當時變電站內有基建施工，懷疑是施工挖斷電纜所致。仔細檢查之后，電纜完好，排除此種可能。分析直流接地的現象，懷疑是直流正負極接錯，即一路直流的正極和直流二路的負極短接。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。

從設計圖紙上，檢修人員確認，電壓切換回路所用的直流電源應為第一路直流。而在仔細核對實際接線后，檢修人員發現，乙、丙兩間隔的電壓切換回路中，正電接的是第一路正電，負電接的是第二路負電。如圖二所示。

這樣，當I母刀閘常開接點閉合或II母刀閘常開接點閉合，都會導致第一路直流正電與第二路直流負電通過YQJ繼電器短接。此時，相當于形成了一個壓差為440V的直流系統，而第一路直流的正極和第二路直流的負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上的第二路負電拆除，按圖紙，引第一路負電至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，從設計到施工，都要注意嚴防寄生回路的存在。

應做到以下幾點：

（1）設計直流回路要簡潔化。現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，發生直流接地時便于查找。

（2）施工時要嚴格遵守按圖接線的原則，杜絕出現接錯線的現象，從源頭上杜絕寄生回路的產生。施工時如發現設計上存在問題，應及時向設計部門反映。

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

[1]電力系統繼電保護原理與實用技術[J].中國電力出版社，2006

[2]國家電網公司繼電保護培訓教材，2009

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.21.032