对两起特殊的直流接地故障的分析及思考

周峰 江苏省电力公司检修分公司 210000

对两起特殊的直流接地故障的分析及思考

周峰 江苏省电力公司检修分公司 210000

直流系统为变电站的控制系统、继电保护、信号装置、自动装置及事故照明提供电源。其安全与稳定对整个电网的运行至关重要。本文对两起特殊的直流接地故障进行分析判断，并提供相应的解决办法，为今后如何消除直流寄生回路提供一些思路和启示。

直流接地；寄生回路

引言

变电站的直流系统，主要由直流电源、直流母线及直流馈线等组成。直流电源包括蓄电池及其充电设备；直流馈线由主干线及支馈线构成。变电站的直流系统分布面广，回路繁多，很容易发生故障或异常，其中最常见的不正常状态是直流接地。直流系统一点接地，容易致使断路器偷跳。此外，当直流系统中发生一点接地后，若再发生另外一点接地，将可能造成直流系统短路，致使直流电源中断供电或造成断路器误跳或拒动的事故发生。

1 故障分析

（1）故障事件一

xx年xx月xx日xx时，220kV某变电站后台监控发“直流接地”、“2587开关氮气泄露”信号，检修人员随之赶往处理。到达现场之后，首先用万用表测量直流操作电压，电压正极对地49.5V，远低于正常的110V，亦低于报警门槛80V。直流负极对地-170V，正负之间220V，初步判定是直流正极接地。

在得到调度许可之后，检修人员协同运行人员一起，用拉路法逐一排查故障点。按照拉路的顺序原则：

1）应先拉信号回路及照明回路，后拉操作回路。

2）先拉室外线路回路，后拉室内线路。

3）断开每一线路时间不得超过3s，不论接地是否在 被拉线路上，都应尽快恢复供电。

在整个拉路期间，包括所有220kV的间隔（包括#1、#2主变、各条220kV线路、母联、旁路等等）和110kV间隔及35kV间隔，直流电压始终保持50V左右，没用明显的变动。由于此站操作回路和信号回路相互独立，故未对信号回路进行拉路。

正当查找陷入困境的时候，开关检修人员检查后表示，2587开关氮气压力正常，“2587开关氮气泄露”应该是该信号继电器进水受潮而误发的。当时外面下倾盆大雨，而此信号继电器在开关三角支架的下面，并不能完全挡在雨水。

此时有人提出，会不会是信号继电器漏水接地导致直流接地呢？毕竟信号回路也是用的直流电源。事实上，尧化门变的直流回路是这样的：操作电源为+110V～-110V，取自直流屏；信号电源为+24V～-24V，取自远动屏的UPS电源。正常情况下两者应当分列运行，互不干涉的。

既然已有人提出疑问，同时没有其他办法能有效查找故障点的时候，检修人员尝试拆除误动信号继电器的正电源，将继电器内接地点与直流信号电源断开。果然，拆除后，直流操作电压立刻上升到90V左右，不再发“直流接地”信号。再将该回路恢复后，电压又下降至50V左右，发“直流接地”、“2587开关氮气泄露”信号。由此确认，是信号回路应漏水受潮引发接地，使得直流接地告警。

处理方法：待雨停之后，开关检修人员将漏氮信号继电器拆开烘干后，回路恢复正常，此时监控不发信号，恢复正常。

但是，检修人员测量电压发现：操作直流回路电压为+90V～-130V；信号直流回路电压为+130V～+80V。显然，两直流回路之间有耦合现象，存在电的联系。据运行人员回忆，此变电站由于多次进行综自改造，这种现象应该是综自改造之中由于施工接线的错误导致的。要彻底解决这个问题，必须由直流、继保、通信、及当初综自改造的基建单位一起，共同排查直流回路，找到寄生回路，并将其消除。

（2）故障事件二

xx年xx月xx日，某220kV变电站在操作甲间隔时，乙、丙两间隔保护同时失去母线刀闸位置，报PT断线，直流屏报第一路直流正极接地，第二路直流负极接地。值班员随即上报情况，继保人员获悉后迅速赶到现场。经测量，一路直流正极对地40V，负极对地-180V；二路直流正极对地200V，负极对地-20V，和直流屏测量现象一致。由于当时变电站内有基建施工，怀疑是施工挖断电缆所致。仔细检查之后，电缆完好，排除此种可能。分析直流接地的现象，怀疑是直流正负极接错，即一路直流的正极和直流二路的负极短接。考虑到乙、丙两间隔保护均失去母线刀闸位置，首先检查其电压切换回路。回路如图一所示。

从设计图纸上，检修人员确认，电压切换回路所用的直流电源应为第一路直流。而在仔细核对实际接线后，检修人员发现，乙、丙两间隔的电压切换回路中，正电接的是第一路正电，负电接的是第二路负电。如图二所示。

这样，当I母刀闸常开接点闭合或II母刀闸常开接点闭合，都会导致第一路直流正电与第二路直流负电通过YQJ继电器短接。此时，相当于形成了一个压差为440V的直流系统，而第一路直流的正极和第二路直流的负极的对地电位都在零电位附近，实际测量分别为40V和-20V。因此，YQJ继电器上电压仅有60V左右，无法动作，导致保护装置无法感受到刀闸的实际位置。

解决措施：将4D196上的第二路负电拆除，按图纸，引第一路负电至4D196。

图一

图二

2 建议

鉴于以上故障分析，我们一定要注意，变电站的二次回路中，交直流回路要分开，不同电源的直流回路之间也要分开，特别是变电站改造中，从设计到施工，都要注意严防寄生回路的存在。

应做到以下几点：

（1）设计直流回路要简洁化。现在提出的新方案就是把信号电源和操作电源取自同样的直流屏，而不再用UPS电源。这样做的好处就是不存在不同电压等级直流的互相耦合问题，只是把信号回路作为一个间隔，发生直流接地时便于查找。

（2）施工时要严格遵守按图接线的原则，杜绝出现接错线的现象，从源头上杜绝寄生回路的产生。施工时如发现设计上存在问题，应及时向设计部门反映。

（3）把牢验收关，对每个问题都不放过，应采用交叉法测量电压，严防寄生回路的存在。

[1]电力系统继电保护原理与实用技术[J].中国电力出版社，2006

[2]国家电网公司继电保护培训教材，2009

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.21.032