淺談電力系統(tǒng)的直流接地

鄭 建 張 興 韓海龍

（北京送變電公司，北京102401）

1 直流系統(tǒng)簡介

直流電源有正極和負(fù)極，正負(fù)極間電壓值為220V，且要求誤差在±10%以內(nèi)。兩極間通過阻值相同的大電阻R1和R2相連，R1和R2之間經(jīng)過直流接地信號(hào)繼電器K接地。正常情況下，R1＝R2，正母線對地電阻R＋等于負(fù)母線對地電阻R－，則由R1、R2、R＋、R－和K構(gòu)成的電橋處于平衡狀態(tài)，K不發(fā)直流接地信號(hào)，一旦正極或負(fù)極發(fā)生接地，則電橋平衡被打破，K發(fā)出直流接地信號(hào)。如圖1所示。

圖1 直流系統(tǒng)等效電橋

2 直流接地造成的誤動(dòng)或拒動(dòng)

當(dāng)直流系統(tǒng)一極發(fā)生接地故障時(shí)，斷路器一般不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)的情況，除非斷路器跳合閘線圈的動(dòng)作電壓過低或直流系統(tǒng)對地電容過大。但是如果此時(shí)不進(jìn)行處理，若再發(fā)生另一點(diǎn)接地，則極有可能造成斷路器的誤動(dòng)或拒動(dòng)。如圖2所示，當(dāng)B點(diǎn)接地以后，如果A點(diǎn)再次發(fā)生接地，則TQ動(dòng)作，斷路器誤動(dòng)。當(dāng)B點(diǎn)接地以后，如果C點(diǎn)再發(fā)生接地，則當(dāng)TJ動(dòng)作后，TQ不動(dòng)作，斷路器拒動(dòng)。

圖2 兩點(diǎn)接地

3 造成直流接地的因素

造成直流接地的原因多種多樣，常見原因有電纜或元器件老化、設(shè)備密封不嚴(yán)或密封圈老化、接線端子箱漏雨、老鼠啃食等。以下再簡述3種需特別關(guān)注的造成直流接地的因素。

（1）防雨罩：變壓器非電量保護(hù)中，重瓦斯保護(hù)直接作用于跳閘，無任何閉鎖措施，是主變主保護(hù)之一。由于瓦斯繼電器裝設(shè)在變壓器本體上，天長日久，日曬雨淋，外殼非常容易老化，造成密封不嚴(yán)、進(jìn)水，極有可能導(dǎo)致主變非電量保護(hù)誤動(dòng)作。因此，加裝防雨罩非常必要。

（2）擠壓、摩擦：設(shè)備內(nèi)部二次線因捆扎不緊或過長而下垂，接觸到刀閘或斷路器內(nèi)部的傳動(dòng)桿等活動(dòng)部件，被擠壓破損，造成直流接地；設(shè)備內(nèi)部二次線布局不合理，因而接觸到機(jī)構(gòu)柜門的把手或其他經(jīng)?；顒?dòng)的部件，這會(huì)使二次線經(jīng)常受到摩擦，絕緣破損，造成直流接地。安裝和驗(yàn)收人員應(yīng)關(guān)注此類情況，及時(shí)處理。

（3）加熱器：端子箱、刀閘開關(guān)機(jī)構(gòu)內(nèi)部都裝有供加熱驅(qū)潮用的加熱器，如果加熱器裝設(shè)的位置不合理，就會(huì)直接烘烤二次線，造成二次線絕緣加速老化或直接熔化，從而導(dǎo)致直流接地。應(yīng)調(diào)整加熱器安裝位置，使其遠(yuǎn)離二次線。

42種瞬時(shí)直流接地的情況

（1）跨大電阻接地：某站因一臺(tái)斷路器的儲(chǔ)能行程接點(diǎn)和儲(chǔ)能接觸器勵(lì)磁線圈之間的二次線絕緣破損造成直流接地，由于儲(chǔ)能接觸器勵(lì)磁線圈電阻很大，此時(shí)雖然直流系統(tǒng)的電橋平衡遭到破壞，但直流接地信號(hào)繼電器所承受的電壓值不足以使其動(dòng)作，故不報(bào)直流接地信號(hào)。但是當(dāng)斷路器經(jīng)操作彈簧能量降低后，儲(chǔ)能行程接點(diǎn)動(dòng)作閉合，正電源端經(jīng)此接點(diǎn)直接接地，直流系統(tǒng)的電橋平衡遭到嚴(yán)重破壞，直流接地信號(hào)繼電器動(dòng)作發(fā)出直流接地信號(hào)。此類接地不易察覺，只有在斷路器儲(chǔ)能過程中才會(huì)有直流接地信號(hào)，而且夾雜在斷路器儲(chǔ)能和控制回路斷線等信號(hào)中，儲(chǔ)能完畢后直流接地信號(hào)就會(huì)消失。這就需要變電站的值班人員認(rèn)真查看微機(jī)后臺(tái)的報(bào)文。

解決辦法：觀察直流接地信號(hào)夾雜在哪些信號(hào)中，用1000V搖表對相應(yīng)回路進(jìn)行絕緣檢查，有此類接地問題的回路接地電阻遠(yuǎn)小于規(guī)定值，一般只有幾十千歐。

（2）近年來重合閘使用方式的改變也會(huì)造成瞬時(shí)直流接地故障：220kV線路保護(hù)是雙重化配置，直流系統(tǒng)也是雙重化配置（圖3中101、102為Ⅰ段直流電源，201、202為Ⅱ段直流電源），就重合閘而言，一直以來都是使用其中一套保護(hù)（保護(hù)A）的重合閘功能，另一套保護(hù)（保護(hù)B）的重合閘功能退出，由保護(hù)B判斷對保護(hù)A的重合閘進(jìn)行啟動(dòng)還是閉鎖。近年來，隨著保護(hù)雙重化配置的完善，重合閘回路也改變?yōu)閮商妆Ｗo(hù)的重合閘動(dòng)作接點(diǎn)并聯(lián)去驅(qū)動(dòng)操作箱重合閘繼電器，即出現(xiàn)了兩套保護(hù)重合閘功能同時(shí)使用的情況。

改變前：保護(hù)B端子排處無101、047回路，保護(hù)B重合閘接點(diǎn)不使用，跳閘接點(diǎn)正端與重合閘接點(diǎn)正端有連接片。

改變后：保護(hù)B端子排布局并未改變，連接片本應(yīng)取消，但設(shè)備出廠時(shí)該連片都未取消（已經(jīng)在3～4個(gè)變電站調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)此連片），增加101和047回路，使用保護(hù)B重合閘接點(diǎn)，形成如圖3右側(cè)所示的回路（虛線代表連接片）。

圖3 重合閘使用方式改變造成的瞬時(shí)直流接地

問題的發(fā)現(xiàn)：在線路保護(hù)帶斷路器調(diào)試傳動(dòng)過程中，監(jiān)控后臺(tái)收到保護(hù)B保護(hù)動(dòng)作、重合閘動(dòng)作信號(hào)，同時(shí)收到Ⅰ段直流接地和Ⅱ段直流接地信號(hào)，且直流接地信號(hào)出現(xiàn)不久就會(huì)消失。

問題的解決：因?yàn)槊看沃绷鹘拥匦盘?hào)都是與保護(hù)動(dòng)作和重合閘動(dòng)作信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)，故對保護(hù)的跳閘回路和重合閘回路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)保護(hù)B端子排處的連接片。

分析：當(dāng)保護(hù)B動(dòng)作時(shí)，TJ動(dòng)作閉合，由于連接片的存在，101通過TJ和TQ與202接通；當(dāng)保護(hù)B重合閘動(dòng)作時(shí)，201通過CHB和CHJ與102接通。這兩種情況均打破了兩段直流系統(tǒng)的電橋平衡，故發(fā)出直流接地信號(hào)。

（1）和（2）中的直流接地現(xiàn)象都是瞬時(shí)的，存在時(shí)間不長，不易被發(fā)現(xiàn)。但是，如果這種瞬時(shí)接地現(xiàn)象發(fā)生時(shí)變電站內(nèi)存在另一點(diǎn)接地，就會(huì)形成如前所述的兩點(diǎn)接地情況，很有可能造成運(yùn)行斷路器的誤跳閘。這就需要相關(guān)專業(yè)人員對監(jiān)控后臺(tái)信號(hào)認(rèn)真觀察，一旦發(fā)現(xiàn)此種情況就及時(shí)進(jìn)行處理。同時(shí)，施工調(diào)試人員在新設(shè)備投運(yùn)前一定要對其進(jìn)行嚴(yán)格的絕緣檢查，并重視對兩段直流電源間混電現(xiàn)象的檢查，將危及電網(wǎng)穩(wěn)定的危險(xiǎn)消除在萌芽狀態(tài)。

5 結(jié)語

直流電源在變電站內(nèi)部應(yīng)用極廣，不可或缺，相關(guān)回路數(shù)以萬計(jì)，一旦某一處發(fā)生接地就可能對電力系統(tǒng)造成極大的危害。因此，我們在直流電源的設(shè)計(jì)、安裝、驗(yàn)收、運(yùn)行、維護(hù)等方面都要加大力度，嚴(yán)防造成直流接地的因素存在，以保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］國家電力調(diào)度通信中心.國家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教材［M］.北京：中國電力出版社，2009

［2］國家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答［M］.第2版.北京：中國電力出版社，2000