直流电源系统接地引起保护误动作的分析及对策

直流电源系统接地引起保护误动作的分析及对策

王国金汪玲娟陈兴远

杭州中恒电气股份有限公司浙江杭州310053

摘要：随着电网的发展，全面实施和建设智能变电站，这就给电厂、变电站直流电源系统提出了更高的要求，电力系统中直流系统是十分重要的电源系统，但也容易受到各方面的影响发生直流接地故障，如何安全、快速、准确地找到接地故障位置，及时解决并消除故障恢复直流系统正常运行，是我们当前需要分析和掌握的技术。

关键词：直流电源系统；保护误动作；分析及对策

发电厂和变电站的直流电源作为主要电气设备的保护、控制、信号及操作电源，是一个涉及点多、面广、线长、十分庞大的多分支供电网络。而且整个供电网络是通过电缆、导线、汇流排等导体与户外、户内高、低压配电装置的端子箱、操作箱、自动装置、保护装置、断路器操作机构等用电装置相连接，发生接地的机率较高。发电厂和变电站的直流电源系统本身对地是绝缘系统，一般情况下发生一点接地不会构成短路，所以不会造成熔断器熔断或断路器脱扣，直流电源系统仍能继续运行。一但发生一点接地故障应及早发现与排除，否则当直流系统再发生另一点接地时，就有可能引起信号回路、控制回路、保护装置和自动装置回路的不正确动作。轻者造成系统误发接地信号、严重情况下会造成保护出口继电器误动、造成断路器误跳停电事故。

电力系统中直流系统是十分重要的电源系统，但也容易受到各方面的影响发生直流接地故障。当直流系统单点接地时，不会对信号回路、控制回路、自动装置、继电保护及事故照明等设备造成误动作或拒动作，但这样的隐患必须及时消除，否则可能发展成为两点接地，这样将会引起上述事故，产生严重的后果。由此可见，直流系统的可靠性及安全性直接影响着整个电力系统的安全，然而目前对直流接地的文献、参考资料等都很有限，当出现直流接地故障时，往往大多数时间凭借个人经验来处理，如何安全、快速、准确地找到接地故障位置，及时解决并消除故障恢复直流系统正常运行，是我们当前需要分析和掌握的技术。

1直流接地故障的原因

直流系统容易受到各种因素（如系统分布范围广、设备外露部分多等）的影响，在灰尘、湿气的作用下容易造成绝缘元件绝缘降低，导致直流接地故障的发生。直流系统接地故障发生的主要原因如下几方面：

1.1自然因素

（1）直流系统、电气设备及二次回路处于阴雨、潮湿的气候中，容易造成电气设备对地绝缘性能严重下降，引起直流接地故障。（2）小动物爬入或小金属零件掉落在元件上造成直流接地故障。

1.2人为因素

（1）因检修人员疏忽大意造成直流接地故障。（2）由于电力系统设计错误或基建安装接线错误造成直流接地故障。（3）设备本身缺陷，引起直流接地故障。（4）电力系统运行多年以后，二次回路绝缘材料严重老化、绝缘性能降低，造成直流接地故障。

2直流接地故障危害及防护措施

直流接地可分为单点接地和多点接地，其中单点接地对直流系影响不大，但多点接地危害做大，可能造成严重后果。

2.1直流正极接地

有可能引起保护及自动装置误动作。合闸、跳闸线圈及继电器线圈正常与负极电源直接接通（正极接通即动作）。如果原直流系统中存在正极接地，正极回路再发生一处接地，就可能引起误动作。在直流系统中，如果A、B两点同时接地时，在将继电器前的接点短接，则会导致继电器误动作引起跳闸。这样的直流接地情况可导致误报警、保护误动等现象。

2.2直流负极接地

可能使保护及自动装置拒动。跳闸线圈、继电器线圈正常与负极电源直接接通，正极电源通过接点接通。如果原直流系统存在负极接地，正极回路也发生一处接地，就可能引起装置拒动。在直流系统中，如果A、B两点同时接地时，则会造成继电器拒绝跳闸。这样的直流接地情况可导致保护及自动装置拒动，从而导致严重的事故。防止直流一点接地、电容放电引起保护出口继电器误动的措施（1）保护出口继电器误动作的分析结论，当直流电源系统正极对地绝缘电阻小于负极对地绝缘电阻，保护出口继电器线圈正电源侧接地，直流电源系统对电容达到一定数量级（主要取决于保护出口继电器的内阻），三者同时存在必然会造成保护出口继电器误动作。（2）防止或减少直流一点接地、电容放电引起保护出口继电器误动的措施认真作好直流电源系统的设备日常运行维护工作、尤其是绝缘工作，减少或杜绝保护出口继电器线圈正电源侧的接地的机率，将保护出口继电器动作电压值提高，大于直流额定电压的55%。（3）为了防止或减少直流回路因过大的电容放电引起误保护误事故，电力工业部早在1994年关于《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》的3.3中明确规定：跳闸出口继电器的起动电压不宜低于直流额定电压的50%，以防止继电器线圈正电源侧接地时因直流回路过大的电容放电引起误动作；但也不应过高，以保证直流电压降低时的可靠动作和正常情况下的快速动作。

2.3直流绝缘监察装置自身故障引起的危害与后果

（1）当直流绝缘监察装置平衡电阻R1（即接电源正极的一端）任意一端开路时，保护出口继电器线圈正电源侧发生接地、都不会与其构成回路、此时只是直流绝缘监察装置失去作用，不会造成保护出口继电器误动的可能。（2）当绝缘监察装置平衡电阻R2（即接电源负极的一端）任意一端开路时，保护出口继电器线圈正电源侧发生接地、此时保护出口继电器线圈所分配的电压明显不会大于直流额定电压的50%。所以不会发生保护出口继电器误动。直流绝缘监察装置仍能发出接地告警信号。（3）当绝缘监察装置接地电流继电器上下任意一端开路时，不会造成保护出口继电器误动的可能。但直流绝缘监察装置失去作用。

3变电站直流系统二次回路异常的应对措施

1)优化设计。高压断路器等设备操作机构回路设计时尽量避免交直流回路的端子排相邻，若无法避免，则在相应回路之间增加空端子。2)电缆敷设、回路设计严格依据反措要求，直流电缆尽量与交流动力电缆敷设于不同电缆沟内，在同一电缆沟内的则分别敷设于两侧；严禁交直流回路共用同一电缆。3)严格电缆敷设前绝缘检验，建议新敷设电缆盘绝缘电阻必须大于100兆姆。4)重视二次回路施工质量和绝缘检测。二次回路中良好的电缆屏蔽是防止干扰的重要措施，变电站采用双层屏蔽的控制电缆，屏蔽线必须双端与接地网良好压接，保证屏蔽效果，因此在基建施工过程中，要高度重视二次回路的接线质量和施工工艺，避免人为因素及制作工艺不良造成不良后果。加强交、直流电源之间、回路之间以及各回路对地绝缘的检测工作，减少设备、回路的绝缘不良对系统安全运行带来的危害。

总结

随着电网的发展，智能变电站全面实施，给发电厂、变电站直流电源系统提出了更高的要求。就直流电源系统绝缘监察装置来讲，由传统的单一接地告警功能，发展到现在接地告警、正负对地电压与绝缘电阻的显示；接地选线，最终到故障点的定位。因此了解直流接地发生故障的原因以及危害，对于直流接地故障查找和排除是非常必要的，熟练的掌握快速查找和处理直流接地故障，可以保证设备的安全运行，确保电力系统的稳定安全运行。

参考文献

[1]李红梅,张贺伟,胡立峰.直流系统接地检测问题分析及改进[J].电力情报,2002(3).

[2]崔站涛,樊丽君.直流接地故障的分析与探索[J].宁夏电力.2007.

[3]林海涛.直接系统接地故障分析及查找方法[J].内蒙古科技与经济2009(1).