一起基于平衡橋原理的直流絕緣監(jiān)察裝置接地報警事故處理與分析

馬俊嶺　張習(xí)鵬　樊　賢　李　銳　盛宇騁

（河南華潤電力首陽山有限公司，河南 洛陽　471000）

直流系統(tǒng)是發(fā)電廠、變電站重要的電源系統(tǒng)，為開關(guān)操作、繼電保護(hù)裝置、自動裝置、交流不停電系統(tǒng)等供電，要求有極高的可靠性。大型機(jī)組及重要變電站，直流母線一般按照單母分段配置。直流系統(tǒng)分支多，范圍廣，一旦發(fā)生直流接地，依靠經(jīng)驗及直流拉路方法，查找原因就會費時費力，非常困難。因此每段母線一般均配置直流絕緣監(jiān)察裝置，便于確定直流接地范圍，減少排查工作量，快速定位故障點。但基于平衡橋原理的直流絕緣監(jiān)察裝置存在誤接地報警的情況，本文介紹一例兩路直流絕緣監(jiān)察裝同時接地報警異常事件，詳細(xì)分析誤報警產(chǎn)生的原因，為現(xiàn)場工作人員處理類似事故提供借鑒經(jīng)驗。

1　故障概述

1.1　絕緣監(jiān)察裝置介紹

目前國內(nèi)運(yùn)行的直流絕緣監(jiān)察裝置的原理主要有平衡橋、不平衡橋、變頻探測原理、信號尋跡法、直流漏電流法等[1-3]。其中基于平衡橋原理的絕緣監(jiān)察裝置應(yīng)用較為廣泛。平衡橋原理圖如圖1所示。

圖1　平衡橋原理

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生正、負(fù)極接地時，（R+≠∞或R-≠∞）電橋平衡被破壞，有電流流過絕緣監(jiān)察裝置，發(fā)出接地報警信號。

為了快速定位故障支路，目前各直流支路均配置直流智能互感器用于測量漏電流[4-5]。正常時流入智能互感器的電流 I+、I-大小相等，方向相反，故漏電流I0=0，發(fā)生接地時流入直流互感器的電流I+、I-，大小不同，故漏電流I0≠0。根據(jù)根據(jù)歐姆定律算出對地的電阻值。

1.2　報警情況：R-、R+

我司 110V直流系統(tǒng)采用單母線分段接線。在系統(tǒng)需要時，也可以合上直流一母線間的聯(lián)絡(luò)刀閘。每段直流母線均配置某公司生產(chǎn)的微機(jī)型絕緣監(jiān)察裝置。裝置采用平衡電橋原理進(jìn)行檢測。支路漏電流報警值設(shè)置為3.6mA。

08∶30分DCS報“110V Ⅰ段直流母線接地”、“110V Ⅱ段直流母線接地”。就地檢查絕緣裝置，Ⅰ母絕緣監(jiān)察裝置報警主要信息：對地絕緣電阻降為 4.5kΩ，漏電流 3.0mA，故障支路選線為開關(guān) 1支路。Ⅱ母絕緣監(jiān)察裝置報警主要信息為：對地絕緣電阻降為 5.5kΩ，漏電流 2.8mA，故障支路選線為開關(guān)2支路。

1.3　故障處理

現(xiàn)場工作人員依次斷開開關(guān)1、開關(guān)2，接地故障報警均能消失。依據(jù)直流接地故障查找的一般方法分別查找故障點，即先外后內(nèi)、先次后重、先信號再控制進(jìn)行查找，并未發(fā)現(xiàn)明顯的接地點。

現(xiàn)場人員依據(jù)現(xiàn)場排查結(jié)果并根據(jù)故障現(xiàn)象，初步判斷直流系統(tǒng)不存在接地故障。依據(jù)以往經(jīng)驗，判斷可能存在直流互串的情況。隨即對回路進(jìn)行了第二次排查。

在排查過程中發(fā)現(xiàn)開關(guān)密度繼電器的兩個常開節(jié)點分別被接入兩路不同的直流回路，由于密度繼電器內(nèi)接線柱內(nèi)空間狹小，繼電器內(nèi)的接線均為多股裸銅導(dǎo)線，且其中有兩股裸導(dǎo)線近距離觸碰（如圖2方框內(nèi)所示），隨即對問題導(dǎo)線進(jìn)行重新壓接接線，使兩路股導(dǎo)線不再觸碰。處理完畢后，接地告警消失。

圖2　故障點

2　現(xiàn)場試驗及分析

2.1　事故原因分析

通過事故處理過程及分析，查明本次直流系統(tǒng)并未發(fā)生真實直流接地的情況，本次報警為誤報警。兩路直流母線配置的絕緣監(jiān)察裝置報警的根本原因為兩路直流正負(fù)極互串。分析認(rèn)為由于絕緣監(jiān)察裝置原理的需要，絕緣監(jiān)察裝置本身均有一接地點。在兩路直流正負(fù)極互串后，通過絕緣監(jiān)察裝置自身的接地點構(gòu)成回路，造成絕緣監(jiān)察裝置誤報警。

2.2　事故模擬試驗

為驗證以上分析結(jié)論，利用機(jī)組停機(jī)機(jī)會完成了兩路直流互串試驗。試驗接線圖，如圖3所示。

圖3　試驗接線圖

具體試驗步驟：

1）在110V DC Ⅰ母QF1開關(guān)下口正極和110V DC Ⅱ母QF2開關(guān)下口負(fù)極串接一個8kΩ的電阻；

2）依次合上開關(guān)QF1、QF2。

現(xiàn)象：接通電源后兩路直流絕緣監(jiān)察裝置均報接地，與上次報警現(xiàn)象一致。Ⅰ母、Ⅱ母絕緣監(jiān)察裝置接地報警數(shù)據(jù)分別見表1、表2。

表1　Ⅰ母報警信息

表2　Ⅱ母報警信息

2.3　報警數(shù)據(jù)分析

試驗參數(shù)信息：平衡橋電阻25kΩ；繼電器電阻8kΩ。試驗原理圖如圖4所示。

圖4　試驗原理圖

理論計算漏電流如下。

利用網(wǎng)孔電流法接地電流計算如下：

解式（1）至式（3），得I1=I3=3.86mA，漏電流I2=3.33mA，即漏電流（I2=3.33mA）與絕緣監(jiān)察裝置數(shù)據(jù)（Ⅰ母3.0mA，Ⅱ母3.1mA）基本一致。

基于平衡橋原理的絕緣監(jiān)察裝測出的因直流互串出現(xiàn)的漏電流＜監(jiān)察裝置定值（3.6mA），故兩路直流絕緣監(jiān)察裝置均接地報警。

3　直流串電的其他危害

根據(jù)以上理論分析可知，直流互串會引起兩套直流系統(tǒng)同時接地告警（一段正極接地，另一段負(fù)極接地），報警誤導(dǎo)了現(xiàn)場運(yùn)行檢修人員故障查找的方向，不利于快速查明故障。

以往現(xiàn)場人員對直流互串的認(rèn)識不夠深入，普遍認(rèn)為直流互串不會對系統(tǒng)造成太大的危害，但相關(guān)文獻(xiàn)[6-8]與直流互串所造成的事故均表明，發(fā)生直流互串后造成的危害并不亞于發(fā)生直流接地的危害。

直流接地造成的主要危害還有：①引起保護(hù)誤動機(jī)率增加；②引起直流系統(tǒng)火災(zāi)；③縮短蓄電池使用壽命；④保護(hù)拒動；⑤接地故障告警靈敏度下降；⑥其中一段直流電源系統(tǒng)故障再發(fā)生接地故障，會導(dǎo)致整個直流系統(tǒng)接地；⑦正、負(fù)互串將直接引起絕緣良好的直流電源系統(tǒng)出現(xiàn)電壓偏移。

4　結(jié)論

在發(fā)生兩路直流正負(fù)極互串的情況下，基于平衡橋原理的絕緣監(jiān)察裝置會誤接地報警，造成現(xiàn)場人員的誤判，不利于現(xiàn)場故障的及時解決，對系統(tǒng)可能產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。相關(guān)廠家應(yīng)優(yōu)化采用平衡橋原理的絕緣監(jiān)察裝置，完善直流互串報警功能，避免誤導(dǎo)現(xiàn)場事故處理人員。現(xiàn)場運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)掌握直流互串絕緣監(jiān)察裝置報警特點，及時判斷直流互串故障，加強(qiáng)對現(xiàn)場設(shè)備的維護(hù)，以避免直流線路由于絕緣薄弱、受損壞造成直流接地及互串故障的發(fā)生。

勘 誤 說 明

我刊2018年第6期（總第224期）第73—79頁刊登的《準(zhǔn)東直流輸電工程的閉鎖故障和換相失敗故障研究》（作者按順序依次為：趙明君，南東亮，郝紅巖，張鋒，李斌）一文，由于編校疏漏，作者簡介出現(xiàn)錯誤，現(xiàn)更正為：趙明君（1970-），男，安徽省蕪湖市人，碩士研究生，高級工程師，主要從事電網(wǎng)運(yùn)行管理工作。

本刊編輯部對此失誤向作者和讀者深表歉意！