電力系統繼電保護裝置直流接地問題的處理分析

鄭明輝 周長江 馬鑫 林智煒

【摘 ?要】本文論述了變電站直流系統及繼電保護系統的組成、作用及相互關系，詳細分析了直流系統接地對繼電保護系統的影響（誤動、無動作或損壞元器件），在此基礎上從設計、安裝、驗收、故障排查及運維管理等方面提出避免直流接地的各項措施，有利于保證繼電保護系統的可靠性，維護電力系統運行安全。

【關鍵詞】繼電保護裝置;直流接地;分析

引言

隨著用電產品在工業生產及人們日常生活中的使用量不斷增大，電網負荷也在持續增長，人們對電能供應質量及穩定性的要求越來越高，電力系統的安全穩定運行與供電質量息息相關，繼電保護裝置在電力系統的保護方面發揮著重要的作用，繼電保護裝置可將電力系統中的故障區域迅速切斷，降低故障影響，避免發生重大故障，有效的保證電力系統運行的可靠性，繼電保護裝置作為用電設備，需要直流系統供給電能，如果出現直流接地問題，繼電保護裝置將不能的正常動作，因此，直流接地問題需要引起重視。

1.直流系統及繼電保護系統基本概述

1.1直流系統

變電站直流系統包括充電設備、蓄電池組及直流饋電屏等部分。電力系統正常運行時，直流系統可作為繼電保護裝置、斷路器及通訊設備的電源;電力系統發生故障時，由于充電設備、蓄電池組具有一定的獨立于交流電網之外，可為繼電保護及自動裝置、斷路器、通訊設備及事故照明提供穩定的電能，保證電力保護裝置及照明設備即使在交流電中斷的情況下也能正常運行。電力系統運行過程中，直流電源會由于某些原因出現接地，直流接地有可能造成電源短路、保險絲融化等故障。因此，直流接地現象是定期檢查的重點項目。

1.2繼電保護系統

電力系統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），為避免電路系統故障影響電能的正常輸送，繼電保護裝置的配備必不可少，例如，可在變壓器、母線、發電機中安裝繼電器，繼電保護系統的主要作用是在電力系統出現故障的情況下立即切除故障設備，降低故障危害;實時分析電器系統中設備的工作狀態，當電器設備出現異常時，發出故障信號及時報修處理或直接切除，可靠的保證電力系統的安全。

2.直流接地的影響

⑴直流系統正接地

直流電源正極接地，會造成保護誤動（例如，斷路器跳閘）。由于電源負極直接觸發電力系統保護裝置的各項動作，如果正接地，斷路器跳閘線圈及電源負極帶有負極電性，導致繼電器觸發。因此，直流電源一旦出現正接地現象，繼電保護裝置將不能正常工作。

⑵直流系統負接地

直流電源的負極與地表直接連接會形成負極接地現象，這種情況下會將中間繼電器或跳閘線圈短接，電力系統中保護元件檢測到設備異常時，會發出電力信號，直流系統出現負接地現象后繼電器將無法感知這些信號，繼電器無法判斷電力系統中元件是否出現故障，繼電器器在設備故障出現時無切除動作，故障設備不能及時隔離。

⑶直流系統一點接地

直流電源正負極均與高阻抗串聯，如果負極經過中間繼電器接地，繼電器會流經兩種電流，一路來之電源正極、高阻抗、接地點、繼電器及負極線路，一路是直流系統分布電容電流，來之負極、繼電器線圈及接地點線路，兩種電流的疊加使繼電器內部電流出現異常，導致繼電器發生誤動。疊加電流的大小與電纜分布電容有關，長期使用的電纜內部會慢慢形成等勢電容，一點接地使得電容兩端電壓出現較大差值，繼電器在兩端電壓達到動作規定值時發生誤動。

⑷直流系統兩點接地

直流系統的在工作的過程中，由于外界因素的影響，直流電源兩點與地表連接形成兩點接地的現象。兩點接地出現后，繼電器、地表及線路中的兩點形成電流回路，電源沒有串聯高阻抗，電源線路中的電流值較大，直接進入繼電器，影響繼電器的工作效率，如果電流值過大，繼電器內部元件會發生故障無法繼續使用。隨著繼電器長時間高負荷狀態，將導致跳閘線圈燒毀，繼電器觸發功能喪失。另外，直流系統兩點接地還可能造成繼電器的熔絲因為長時間受熱發生熔斷損壞。

3.直流接地的處理及防范措施

⑴直流系統發生接地故障時，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;采用科學合理的排查方法（拉路法、逐點排除法等）將故障全部消除;投熔斷器時，為了防止斷路器誤動，先投非接地極的熔斷器，先使非接地極在該支路的正、負電源間未形成回路前充上一定電壓。

⑵電力系統的設計、施工、驗收要嚴格按規范執行，根據事故產生最大沖擊負荷確定直流電源容量。以增加保護功能冗余度及消除寄生回路為原則，確定相關回路配置。根據正常負荷與故障時沖擊負荷的大小來確定直流熔斷器型號，經試驗確定熔斷器與自動小開關之間的配合關系，熔斷器上下級之間的配合要充分考慮幅值關系、熔斷時間關系及選擇性要求。

⑶加強直流系統的運維管理，做好直流系統蓄電池的維護工作，按規定要求充放電，及時更換不合格的電池，確保蓄電池的電壓及容量在合理范圍內。定期檢查熔斷器的接觸部分是否完好，氧化嚴重的需要打磨處理，及時更換超過服務期限或接觸不良的熔斷器。

⑷按規定檢查各支路直流系統的絕緣是否良好。在保證隔離開關在斷開位置，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極，用兆歐表檢查，發現有接地現象應立即處理。

⑸保護線路規劃中，直流操作、信號及控制負荷必須使用專用熔斷器供電，供電路線相對獨立。避免操作、信號工作影響控制回路的正常工作;同時，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。

4.結論

電力系統運行的過程中，其安全可靠性以繼電保護裝置動作的可靠性為基礎，直流系統作為繼電保護裝置的電源，由于外界因素或檢修不及時出現接地，將引起繼電保護裝置的誤動或無動作。為了維持穩定的電力供給，電力企業根據實際運行情況，結合配電設備配置，制定合理的檢修計劃，避免直流系統接地現象的發生，保證繼電保護裝置動作的準確性，維護電力系統安全運行。

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（作者單位：國網浙江象山縣供電有限公司）