一起瞬时接地故障引起误动及查找过程的案例分析

一起瞬时接地故障引起误动及查找过程的案例分析

韦晓林1,曾红梅1,陈冠霖1,黄建锋2,陈北江2

1广西电网有限责任公司柳州供电局，广西柳州545000

2广州市仟顺电子设备有限公司，广东 广州 511400

摘要：本文主要讲述了一起某电厂瞬时接地故障引起误动的案例，通过对现象进行误动原因分析，初步确定故障范围，再使用瞬时接地记录仪找到具体的故障点。为提高技术人员对直流系统瞬时接地查找有很大的学习意义。

关键词：直流瞬时接地、汽机电源开关跳闸、误动分析、故障查找

一、概述

目前变电站直流系统的接地故障依赖于绝缘监测装置进行监测，目前的绝缘监测装置所使用的原理多为平衡桥加切换桥的方式进行绝缘监测，该原理告警选线时间长。DL/T1392-2014在5.5.1.2中规定直流系统对地绝缘故障报警响应时间应不大于100S，在5.5.1.3中规定支路选线响应时间不大于180S。可见直流绝缘监测装置对于稳定的接地故障（大于3分钟）绝缘监测装置完全可以满足现场需要，并且可以进行定位。而对于瞬间（小于100S）绝缘故障绝缘监测装置可能不能告警或有告警记录无法选出具体的接地支路。

直流系统瞬间绝缘故障对于运行人员查找接地一直是一件非常困难的事情，经常出现人员到达现场接地已经消失，又没有任何相关设备提供详细信息，而使得接地查找无从下手。这类接地的查找往往花费很多的时间，有些甚至持续几年时间也未能查出。

二、国内外研究现状

目前多年运行的直流系统绝缘监测装置主要参照DL/T1392-2014进行设计，只能对稳定的直流接地故障进行监测告警选线；成熟的接地查找仪也是针对稳定直流接地故障进行查找的。近年过年有相关机构研究瞬间绝缘故障查找，限于借助支路故障电流滤波分析查找；由于数据量极大，人工分析故障容易发生疏漏。

现在暂无国外研究机构对本项目的研究资讯，而国内研究机构对本项目的研究情况也仅限于理论上的研究。

三、现场情况

3.1误动前直流系统绝缘监测装置运行情况：

现场查看某电厂绝缘装置内部设置的平衡桥为10kΩ，经了解是由于改造后直流系统各个分屏上的绝缘监测装置没退出，和改造后的绝缘监测装置平衡桥并联后直流系统实际阻值。

3.2误动时直流系统运行情况：

2020年11月15日进行某电厂1号机110V直流系统充电机双电源改造工作，1、2号充电屏需停电，将1号机110V直流系统由正常方式（1号充电屏Ⅰ组蓄电池带Ⅰ段，2号充电屏Ⅱ组蓄电池带Ⅱ段，0号充电屏备用）倒为0号充电屏带Ⅰ段，Ⅰ组蓄电池带Ⅰ段，Ⅰ段联络带Ⅱ段方式运行，1、2号充电屏停电，Ⅰ段、Ⅱ段绝缘监测装置并列运行。

2020年11月27日绝缘监测装置退出运行，故将II段绝缘监测装置恢复测量对地电压为：

II段显示U+：64.7V，U-：52.1V，R+:999.9kΩ；R-：115.7kΩ；

使用万用表测量系统I/II段直流系统对地电压为：U+：64.7V，U-：52.1V。

运行中的绝缘监测装置只启动平衡桥检测模式，故不会对系统对地电压引起波动（平衡桥阻值30kΩ），可以排除是绝缘装置引起的误动。

3.3跳闸过程

（1）2020年11月16日03:36汽机PC1A、1B段至汽机保安1A、1B段常用电源开关31104A1、31104B1跳闸，至汽机MCC段常用电源开关31102A1、31101A1、31102B1、31103B1跳闸。公用PCA、B段至1、2号机凝结水精处理电源开关30101A1、30101B1跳闸，至煤仓间MCC1电源开关30203A1跳闸，至1、2号机主厂房通风电源开关30105B1跳闸。

2020年11月16日15:27恢复1A、1B保安段及汽机MCC1B段带电正常。18:05汽机保安1A、1B段、汽机MCC 1C段失压；汽机PC至汽机保安1A段工作电源开关31104A1、汽机PC至汽机MCC 1C段工作电源开关31103A1、汽机PC1B段至汽机保安1B段工作电源开关31104B1跳闸，汽机PC 1B段进线电源开关3111B跳闸，联络开关3111AB自动合闸带1B段正常（联络开关合闸时，汽机PC1A段至汽机MCC工作电源开关31101A1合闸）。18:30 汽机PC 1A、1B段联络开关3111AB跳闸（联络开关分闸时，汽机PC1A段至汽机MCC工作电源开关31101A1分闸），PC1B段失压。

（2）2020年11月16日21:00 用1B汽机变低压侧开关对汽机PC 1B段充电正常，将汽机PC至汽机MCC、汽机保安段各电源开关（8台）送至试验位置合闸，将凌晨跳闸的公用PC至下级MCC电源开关（4台）送至试验位置合闸，观察是否还会跳闸（检修将部分开关跳闸回路屏蔽，进行对比观察）。

（3）2020年11月17日09:20将汽机PC1A段至MCC1A段31101A1开关、汽机PC1A段至MCC1C段31103A1开关、汽机PC1B

段至汽机保安1A段31104B1开关、汽机PC1B段至MCC1B段31102B1开关；公用PCB段至凝结水处理MCC段30101B1开关、公用PC A段至筒仓间MCC段30103A1开关在试验位置合闸，进行检查试验。

2020年11月17日09:52 公用保安B段电源开关30104B1跳闸，公用保安B段失压；A公用变低压开关3010A跳闸，联络开关3010AB自动合闸；同时汽机PC1A段至MCC1A段31101A1开关、汽机PC1A段至MCC1C段31103A1开关跳闸；就地检查公用保安B段及开关无异常，恢复公用保安B段母线运行，将公用PC A段由联络开关倒至A公用变带，断开联络开关，投入联锁。

2020年11月17日10：12 汽机PC1B段电源开关3111B跳闸，联络开关3111AB自动合闸；就地检查汽机PC1B段母线及电源开关3111B无异常，将汽机PC1B段切至电源开关3111B运行，断开联络开关，投入联锁。

2020年11月17日10:33 汽机PC1B段上31101B1、31103B1、31104B1及汽机PC1A段上31101A1开关跳闸；12:02汽机PC1B段上30102B1及汽机PC1A段上31102A1开关跳闸，同时公用PC A段至公用保安A段电源开关30104A1、公用PC B段至公用保安B段电源开关30104B1开关同时跳闸，保安A段及保安B段失压，立即就地检查母线及电源开关无异常后，合上公用保安A段电源开关30104A1，公用保安B段电源开关30104B1，恢复母线运行。13:29 公用保A、B段再次失压，重新检查后对其母线充电正常。

2020年11月17日23:41 1号机1A、1B汽机变低压侧开关跳闸，380V汽机PC1A、1B段失压；11月18日00:10 汽机PC1A、1B段复电，继续观察运行。

（4）2020年11月18日08:44将1号机110V直流系统倒为正常运行方式带（1号充电屏Ⅰ组蓄电池带Ⅰ母，2号充电屏Ⅱ组蓄电池带Ⅱ母，0号充电屏备用）。此运行方式下1号机380V电源开关未发生跳闸现象。

（5）2020年11月19日—21日二次班人员将两段母线分段运行，没有出现跳闸。

（6）2020年11月22日二次班人员将DCS至开关（380V公用PC A段电源进线开关3010A、380V公用PC AB段分段开关3010AB、公用保安0A段电源进线开关30104A1、公用保安0B段电源进线开关30104B1、煤仓间MCC电源一开关30103A1、煤仓间MCC电源二开关30103B1）分合闸控制回路接线甩开；17:34将单元直流110VⅠ母倒为0号备用充电屏带，Ⅰ组蓄电池带Ⅰ母，1号充电屏热备用，2号充电屏Ⅱ组蓄电池带Ⅱ母。此运行方式下1号机380V电源开关未发生跳闸现象。

（7）2020年11月24日10:30将单元直流110VⅠ母和Ⅱ母倒至备用充电屏带。11：35 1、2号机主厂房通风MCC进行电源开关30105A1、30105B1开关跳闸。17:10 汽机PC1B段工作电源开关3111B跳闸，柴油发电机联启带汽机保安1B正常，联络开关3111AB合闸，18:32 汽机PC1A、1B段联络开关3111AB跳闸。

（8）2020年11月24日22:00将1号机110V直流由备用充电屏切为1号充电屏带Ⅰ母，通过联络带Ⅱ母，2号蓄电池挂Ⅱ母运行，23:35 1A汽机变低压侧3111A开关、汽机PC1A段至汽机MCC1A段31101A1、汽机PC1A段至汽机MCC1B段31102A1、汽机PC1A段至汽机MCC1C段31103A1、汽机PC1B段至汽机MCC1B段31102B1，380V公用PC A段至1号集控楼MCC30102A1、380V公用PC B段至1、2凝结水处理30101B1开关，380V照明1段至380V检修1段联络3131AB开关跳闸，汽机PC段联络开关合闸。

（9）2020年11月25日03:00将1号机新增的直流巡检仪装置甩开后，将380V跳闸的开关合上观察。09：35汽机PC1A、1B段上所有电源开关跳闸，汽机PC1A、1B段失压，汽机保安1A、1B段失压，汽机MCC1A、1B、1C段失压，公用PC上部分电源开关跳闸（主厂房通MCC30105A1、30105B1；凝结水处理MCC电源二3010B1；集控楼MCC电源二30102B1）。柴油发电机联启带汽机保安1A、1B段正常。

（10）2020年11月25日10：06 恢复汽机PC1A、1B段，汽机保安1A、1B段，汽机MCC1A、1B、1C段、12机主厂房通风MCC段供电。 将1号机单元110V直流Ⅱ母切至2号充电屏带，通过联络带Ⅰ母。1号蓄电池挂Ⅰ母运行。15:27 380V汽机PC1B段进线开关3111B跳闸，联络开关3111AB合闸带汽机PC1B

段，汽机MCC1A段31101A1跳闸失压，1号集控楼MCC 30102A1开关跳闸；16:12 恢复汽机PC1B段工作电源开关带汽机PC 1B，分闸联络开关3111AB置联锁，汽机MCC 1A段恢复由工作电源开关31101A1带负荷。

（11）2020年11月26日04：03 检查发现汽机PC 1A、1B段联络开关3111AB合闸（母线均未失压）、1号集控楼MCC电源一开关30102A1合闸、1、2凝结水精处理MCC电源二开关30101B1分闸、主厂房通风电源二30105B1开关分闸。

四、接地查找过程

将直流接地快速查找仪信号源接在I段母线上检测：

R+:274.9kΩ；R-：53.8kΩ；Zc：32.6uF。

使用手持器在I、II段直流屏上检测，存在接地信号的支路只有：6kV公用A段分屏（接地电流3mA）

4.1到6kV公用A段分屏查找，将所有支路检测完只有到3A带式输送机控制电源有信号（2.8mA），和电源进线的接地电流基本一致，可以判断6kV公用A段分屏只有3A带式输送机控制电源回路存在接地，到3A带式输送机开关6014A屏查找，找到X1：10端子上的03PDJa-152a/02馈线有接地电流信号，临时断开03PDJa-152a/02馈线。

4.2重启直流接地快速查找仪信号源检测到I段母线的绝缘对地电阻为R+:999.9kΩ；R-：289.4kΩ；Zc：33.4uF。

由于3A/3B皮带电机控制电源不能长时间断开，所以确定03PDJa-152a/02馈线下边的控制回路绝缘下降导致后，将03PDJa-152a/02馈线恢复，将II段绝缘监测装置恢复，开机检测到系统对地电压及绝缘情况为：U+：64.7V，U-：52.1V，R+:706.8kΩ；R-：189.7kΩ。

五、误动现象分析

通过2020年11月16日—26日共11天开关误动的情况来看，每次误动的时间不定且每次误动的开关没有规律性，误动的开关有出现跳闸、合闸的情况；到许继故障录波将开关误动时故障录波调取出来查看，发现每次误动时正极对地电压的波形都是一样的。母线分段运行时，从许继故障录波调取出来查看，发现每天不定时的对地电压均存在波动，且波形和误动时的波形基本上都是一样的，只是波动幅值不一样。

通过故障录波器监测到波形分析，应该是某个开关启动时拉弧导致对地电容充电，最终导致开关误动，初步确定是场外输煤系统的皮带电机存在接地故障，由于皮带电机启动时的信号是没有上传至主控室，到输煤系统查看最近皮带电机启动时间和开关误动时间对比，发现开关误动时存在皮带电机启动的情况，且启动时间和开关跳闸时间基本一致。

六、误动导致的原因及后续处理措施

（1）通过以上的数据基本可以判断导致本次误动的是由于输煤转运站皮带电机启动时导致的误动；

（2）将公用段的直流分屏和机组110V直流脱离，单独给公用段直流分屏独立出来，增加两套蓄电池组及将#1/2机组备用充电机脱离出来给公用段直流分屏供电。

七、瞬时接地故障点定位查找

将6kV公用段的直流隔离出来单独供电，并用瞬时接地记录仪监测前面初步确定的6kV公用段直流供电的6A、6B、8A、8B开关柜直流电源回路，11月30日—12月1日通过人工将排查之前重点怀疑的6B皮带的所有控制回路都检查一遍，没有发现存在绝缘不良情况，后来通过图纸分析怀疑是开关柜内部存在问题，于12月2日将6B带式输送机开关柜打开发现电机的直流电源二次线出现磨损严重，后将开关打至试验位置，手动合闸时瞬时接地记录仪捕捉到和误动时故障录波记录的一样波形，因此，可以确定引起误动的原因是6B带式输送机开关柜内电机控制电源正负极均有磨损，导致发生瞬时接地，将6B皮带电机的控制电源做好绝缘处理后，手动重启电机时瞬时接地记录仪监测到的波形。从波形可以看出，负极对地电压已恢复正常。

八、结论

通过对这起直流瞬时接地引起误动的案例分析，让现场检修人员能够明白到在分析可能由直流接地引起的故障或异常时，首先要了解变电站的直流系统接线、现场情况、运行方式、天气和设备，考虑各个方面的影响因素。查找过程中，一定要注意细节，不放过任何一个异常信号。熟悉现场情况后，再做出自己的初步分析判断，再进行瞬时接地故障点查找，整个过程要求思路清晰明确。

参考文献

【1】丁建.110V直流系统负极瞬间绝缘故障分析.科技创新与应用[J].2011.(19);88-89.

【2】许竞,秦川.一起瞬间直流两点接地引起异常的分析.才智[J].2011.(21);329.216.

作者简介

韦晓林，男，广西河池人，电气工程及其自动化专业毕业，本科，学士，从事电网继电保护专业工作14年，现从事广西电网柳州供电局的继电保护专业管理工作（含变电站站用绝缘监测装置管理），负责完成柳州供电局所有保护装置日常维护管理、更换、技改、扩建等大型项目的科研/初设/施工/全过程的管理工作。