淺談電力系統的直流接地

鄭 建 張 興 韓海龍

（北京送變電公司，北京102401）

1 直流系統簡介

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

圖1 直流系統等效電橋

2 直流接地造成的誤動或拒動

當直流系統一極發生接地故障時，斷路器一般不會發生誤動或拒動的情況，除非斷路器跳合閘線圈的動作電壓過低或直流系統對地電容過大。但是如果此時不進行處理，若再發生另一點接地，則極有可能造成斷路器的誤動或拒動。如圖2所示，當B點接地以后，如果A點再次發生接地，則TQ動作，斷路器誤動。當B點接地以后，如果C點再發生接地，則當TJ動作后，TQ不動作，斷路器拒動。

圖2 兩點接地

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、設備密封不嚴或密封圈老化、接線端子箱漏雨、老鼠啃食等。以下再簡述3種需特別關注的造成直流接地的因素。

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

（2）擠壓、摩擦：設備內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部的傳動桿等活動部件，被擠壓破損，造成直流接地；設備內部二次線布局不合理，因而接觸到機構柜門的把手或其他經常活動的部件，這會使二次線經常受到摩擦，絕緣破損，造成直流接地。安裝和驗收人員應關注此類情況，及時處理。

（3）加熱器：端子箱、刀閘開關機構內部都裝有供加熱驅潮用的加熱器，如果加熱器裝設的位置不合理，就會直接烘烤二次線，造成二次線絕緣加速老化或直接熔化，從而導致直流接地。應調整加熱器安裝位置，使其遠離二次線。

42種瞬時直流接地的情況

（1）跨大電阻接地：某站因一臺斷路器的儲能行程接點和儲能接觸器勵磁線圈之間的二次線絕緣破損造成直流接地，由于儲能接觸器勵磁線圈電阻很大，此時雖然直流系統的電橋平衡遭到破壞，但直流接地信號繼電器所承受的電壓值不足以使其動作，故不報直流接地信號。但是當斷路器經操作彈簧能量降低后，儲能行程接點動作閉合，正電源端經此接點直接接地，直流系統的電橋平衡遭到嚴重破壞，直流接地信號繼電器動作發出直流接地信號。此類接地不易察覺，只有在斷路器儲能過程中才會有直流接地信號，而且夾雜在斷路器儲能和控制回路斷線等信號中，儲能完畢后直流接地信號就會消失。這就需要變電站的值班人員認真查看微機后臺的報文。

解決辦法：觀察直流接地信號夾雜在哪些信號中，用1000V搖表對相應回路進行絕緣檢查，有此類接地問題的回路接地電阻遠小于規定值，一般只有幾十千歐。

（2）近年來重合閘使用方式的改變也會造成瞬時直流接地故障：220kV線路保護是雙重化配置，直流系統也是雙重化配置（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（保護A）的重合閘功能，另一套保護（保護B）的重合閘功能退出，由保護B判斷對保護A的重合閘進行啟動還是閉鎖。近年來，隨著保護雙重化配置的完善，重合閘回路也改變為兩套保護的重合閘動作接點并聯去驅動操作箱重合閘繼電器，即出現了兩套保護重合閘功能同時使用的情況。

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

改變后：保護B端子排布局并未改變，連接片本應取消，但設備出廠時該連片都未取消（已經在3～4個變電站調試時發現此連片），增加101和047回路，使用保護B重合閘接點，形成如圖3右側所示的回路（虛線代表連接片）。

圖3 重合閘使用方式改變造成的瞬時直流接地

問題的發現：在線路保護帶斷路器調試傳動過程中，監控后臺收到保護B保護動作、重合閘動作信號，同時收到Ⅰ段直流接地和Ⅱ段直流接地信號，且直流接地信號出現不久就會消失。

問題的解決：因為每次直流接地信號都是與保護動作和重合閘動作信號同時出現，故對保護的跳閘回路和重合閘回路進行檢查，發現保護B端子排處的連接片。

分析：當保護B動作時，TJ動作閉合，由于連接片的存在，101通過TJ和TQ與202接通；當保護B重合閘動作時，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的電橋平衡，故發出直流接地信號。

（1）和（2）中的直流接地現象都是瞬時的，存在時間不長，不易被發現。但是，如果這種瞬時接地現象發生時變電站內存在另一點接地，就會形成如前所述的兩點接地情況，很有可能造成運行斷路器的誤跳閘。這就需要相關專業人員對監控后臺信號認真觀察，一旦發現此種情況就及時進行處理。同時，施工調試人員在新設備投運前一定要對其進行嚴格的絕緣檢查，并重視對兩段直流電源間混電現象的檢查，將危及電網穩定的危險消除在萌芽狀態。

5 結語

直流電源在變電站內部應用極廣，不可或缺，相關回路數以萬計，一旦某一處發生接地就可能對電力系統造成極大的危害。因此，我們在直流電源的設計、安裝、驗收、運行、維護等方面都要加大力度，嚴防造成直流接地的因素存在，以保證電力系統的安全穩定運行。

［1］國家電力調度通信中心.國家電網公司繼電保護培訓教材［M］.北京：中國電力出版社，2009

［2］國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護實用技術問答［M］.第2版.北京：中國電力出版社，2000