電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置直流接地問題的處理分析

鄭明輝 周長(zhǎng)江 馬鑫 林智煒

【摘 ?要】本文論述了變電站直流系統(tǒng)及繼電保護(hù)系統(tǒng)的組成、作用及相互關(guān)系，詳細(xì)分析了直流系統(tǒng)接地對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的影響（誤動(dòng)、無(wú)動(dòng)作或損壞元器件），在此基礎(chǔ)上從設(shè)計(jì)、安裝、驗(yàn)收、故障排查及運(yùn)維管理等方面提出避免直流接地的各項(xiàng)措施，有利于保證繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，維護(hù)電力系統(tǒng)運(yùn)行安全。

【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù)裝置;直流接地;分析

引言

隨著用電產(chǎn)品在工業(yè)生產(chǎn)及人們?nèi)粘Ｉ钪械氖褂昧坎粩嘣龃?，電網(wǎng)負(fù)荷也在持續(xù)增長(zhǎng)，人們對(duì)電能供應(yīng)質(zhì)量及穩(wěn)定性的要求越來越高，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行與供電質(zhì)量息息相關(guān)，繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)的保護(hù)方面發(fā)揮著重要的作用，繼電保護(hù)裝置可將電力系統(tǒng)中的故障區(qū)域迅速切斷，降低故障影響，避免發(fā)生重大故障，有效的保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，繼電保護(hù)裝置作為用電設(shè)備，需要直流系統(tǒng)供給電能，如果出現(xiàn)直流接地問題，繼電保護(hù)裝置將不能的正常動(dòng)作，因此，直流接地問題需要引起重視。

1.直流系統(tǒng)及繼電保護(hù)系統(tǒng)基本概述

1.1直流系統(tǒng)

變電站直流系統(tǒng)包括充電設(shè)備、蓄電池組及直流饋電屏等部分。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，直流系統(tǒng)可作為繼電保護(hù)裝置、斷路器及通訊設(shè)備的電源;電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，由于充電設(shè)備、蓄電池組具有一定的獨(dú)立于交流電網(wǎng)之外，可為繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、斷路器、通訊設(shè)備及事故照明提供穩(wěn)定的電能，保證電力保護(hù)裝置及照明設(shè)備即使在交流電中斷的情況下也能正常運(yùn)行。電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，直流電源會(huì)由于某些原因出現(xiàn)接地，直流接地有可能造成電源短路、保險(xiǎn)絲融化等故障。因此，直流接地現(xiàn)象是定期檢查的重點(diǎn)項(xiàng)目。

1.2繼電保護(hù)系統(tǒng)

電力系統(tǒng)故障來源一般是自然因素及自身電路老化（三相接地、電路短路），為避免電路系統(tǒng)故障影響電能的正常輸送，繼電保護(hù)裝置的配備必不可少，例如，可在變壓器、母線、發(fā)電機(jī)中安裝繼電器，繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要作用是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下立即切除故障設(shè)備，降低故障危害;實(shí)時(shí)分析電器系統(tǒng)中設(shè)備的工作狀態(tài)，當(dāng)電器設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，發(fā)出故障信號(hào)及時(shí)報(bào)修處理或直接切除，可靠的保證電力系統(tǒng)的安全。

2.直流接地的影響

⑴直流系統(tǒng)正接地

直流電源正極接地，會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)（例如，斷路器跳閘）。由于電源負(fù)極直接觸發(fā)電力系統(tǒng)保護(hù)裝置的各項(xiàng)動(dòng)作，如果正接地，斷路器跳閘線圈及電源負(fù)極帶有負(fù)極電性，導(dǎo)致繼電器觸發(fā)。因此，直流電源一旦出現(xiàn)正接地現(xiàn)象，繼電保護(hù)裝置將不能正常工作。

⑵直流系統(tǒng)負(fù)接地

直流電源的負(fù)極與地表直接連接會(huì)形成負(fù)極接地現(xiàn)象，這種情況下會(huì)將中間繼電器或跳閘線圈短接，電力系統(tǒng)中保護(hù)元件檢測(cè)到設(shè)備異常時(shí)，會(huì)發(fā)出電力信號(hào)，直流系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)接地現(xiàn)象后繼電器將無(wú)法感知這些信號(hào)，繼電器無(wú)法判斷電力系統(tǒng)中元件是否出現(xiàn)故障，繼電器器在設(shè)備故障出現(xiàn)時(shí)無(wú)切除動(dòng)作，故障設(shè)備不能及時(shí)隔離。

⑶直流系統(tǒng)一點(diǎn)接地

直流電源正負(fù)極均與高阻抗串聯(lián)，如果負(fù)極經(jīng)過中間繼電器接地，繼電器會(huì)流經(jīng)兩種電流，一路來之電源正極、高阻抗、接地點(diǎn)、繼電器及負(fù)極線路，一路是直流系統(tǒng)分布電容電流，來之負(fù)極、繼電器線圈及接地點(diǎn)線路，兩種電流的疊加使繼電器內(nèi)部電流出現(xiàn)異常，導(dǎo)致繼電器發(fā)生誤動(dòng)。疊加電流的大小與電纜分布電容有關(guān)，長(zhǎng)期使用的電纜內(nèi)部會(huì)慢慢形成等勢(shì)電容，一點(diǎn)接地使得電容兩端電壓出現(xiàn)較大差值，繼電器在兩端電壓達(dá)到動(dòng)作規(guī)定值時(shí)發(fā)生誤動(dòng)。

⑷直流系統(tǒng)兩點(diǎn)接地

直流系統(tǒng)的在工作的過程中，由于外界因素的影響，直流電源兩點(diǎn)與地表連接形成兩點(diǎn)接地的現(xiàn)象。兩點(diǎn)接地出現(xiàn)后，繼電器、地表及線路中的兩點(diǎn)形成電流回路，電源沒有串聯(lián)高阻抗，電源線路中的電流值較大，直接進(jìn)入繼電器，影響繼電器的工作效率，如果電流值過大，繼電器內(nèi)部元件會(huì)發(fā)生故障無(wú)法繼續(xù)使用。隨著繼電器長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷狀態(tài)，將導(dǎo)致跳閘線圈燒毀，繼電器觸發(fā)功能喪失。另外，直流系統(tǒng)兩點(diǎn)接地還可能造成繼電器的熔絲因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間受熱發(fā)生熔斷損壞。

3.直流接地的處理及防范措施

⑴直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，先將直流熔斷器取下（先取非接地極的熔斷器），觀察直流接地是否依然存在;采用科學(xué)合理的排查方法（拉路法、逐點(diǎn)排除法等）將故障全部消除;投熔斷器時(shí)，為了防止斷路器誤動(dòng)，先投非接地極的熔斷器，先使非接地極在該支路的正、負(fù)電源間未形成回路前充上一定電壓。

⑵電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收要嚴(yán)格按規(guī)范執(zhí)行，根據(jù)事故產(chǎn)生最大沖擊負(fù)荷確定直流電源容量。以增加保護(hù)功能冗余度及消除寄生回路為原則，確定相關(guān)回路配置。根據(jù)正常負(fù)荷與故障時(shí)沖擊負(fù)荷的大小來確定直流熔斷器型號(hào)，經(jīng)試驗(yàn)確定熔斷器與自動(dòng)小開關(guān)之間的配合關(guān)系，熔斷器上下級(jí)之間的配合要充分考慮幅值關(guān)系、熔斷時(shí)間關(guān)系及選擇性要求。

⑶加強(qiáng)直流系統(tǒng)的運(yùn)維管理，做好直流系統(tǒng)蓄電池的維護(hù)工作，按規(guī)定要求充放電，及時(shí)更換不合格的電池，確保蓄電池的電壓及容量在合理范圍內(nèi)。定期檢查熔斷器的接觸部分是否完好，氧化嚴(yán)重的需要打磨處理，及時(shí)更換超過服務(wù)期限或接觸不良的熔斷器。

⑷按規(guī)定檢查各支路直流系統(tǒng)的絕緣是否良好。在保證隔離開關(guān)在斷開位置，合上該支路的斷路器，取下熔斷器，在熔斷器的下方短接正負(fù)極，用兆歐表檢查，發(fā)現(xiàn)有接地現(xiàn)象應(yīng)立即處理。

⑸保護(hù)線路規(guī)劃中，直流操作、信號(hào)及控制負(fù)荷必須使用專用熔斷器供電，供電路線相對(duì)獨(dú)立。避免操作、信號(hào)工作影響控制回路的正常工作;同時(shí)，直流回路與低壓交流回路使用專用的電纜線，避免低壓交流回路故障影響直流系統(tǒng)。

4.結(jié)論

電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，其安全可靠性以繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性為基礎(chǔ)，直流系統(tǒng)作為繼電保護(hù)裝置的電源，由于外界因素或檢修不及時(shí)出現(xiàn)接地，將引起繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)或無(wú)動(dòng)作。為了維持穩(wěn)定的電力供給，電力企業(yè)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，結(jié)合配電設(shè)備配置，制定合理的檢修計(jì)劃，避免直流系統(tǒng)接地現(xiàn)象的發(fā)生，保證繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的準(zhǔn)確性，維護(hù)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)浙江象山縣供電有限公司）