浅谈电力系统的直流接地

郑 建 张 兴 韩海龙

（北京送变电公司，北京102401）

1 直流系统简介

直流电源有正极和负极，正负极间电压值为220V，且要求误差在±10%以内。两极间通过阻值相同的大电阻R1和R2相连，R1和R2之间经过直流接地信号继电器K接地。正常情况下，R1＝R2，正母线对地电阻R＋等于负母线对地电阻R－，则由R1、R2、R＋、R－和K构成的电桥处于平衡状态，K不发直流接地信号，一旦正极或负极发生接地，则电桥平衡被打破，K发出直流接地信号。如图1所示。

图1 直流系统等效电桥

2 直流接地造成的误动或拒动

当直流系统一极发生接地故障时，断路器一般不会发生误动或拒动的情况，除非断路器跳合闸线圈的动作电压过低或直流系统对地电容过大。但是如果此时不进行处理，若再发生另一点接地，则极有可能造成断路器的误动或拒动。如图2所示，当B点接地以后，如果A点再次发生接地，则TQ动作，断路器误动。当B点接地以后，如果C点再发生接地，则当TJ动作后，TQ不动作，断路器拒动。

图2 两点接地

3 造成直流接地的因素

造成直流接地的原因多种多样，常见原因有电缆或元器件老化、设备密封不严或密封圈老化、接线端子箱漏雨、老鼠啃食等。以下再简述3种需特别关注的造成直流接地的因素。

（1）防雨罩：变压器非电量保护中，重瓦斯保护直接作用于跳闸，无任何闭锁措施，是主变主保护之一。由于瓦斯继电器装设在变压器本体上，天长日久，日晒雨淋，外壳非常容易老化，造成密封不严、进水，极有可能导致主变非电量保护误动作。因此，加装防雨罩非常必要。

（2）挤压、摩擦：设备内部二次线因捆扎不紧或过长而下垂，接触到刀闸或断路器内部的传动杆等活动部件，被挤压破损，造成直流接地；设备内部二次线布局不合理，因而接触到机构柜门的把手或其他经常活动的部件，这会使二次线经常受到摩擦，绝缘破损，造成直流接地。安装和验收人员应关注此类情况，及时处理。

（3）加热器：端子箱、刀闸开关机构内部都装有供加热驱潮用的加热器，如果加热器装设的位置不合理，就会直接烘烤二次线，造成二次线绝缘加速老化或直接熔化，从而导致直流接地。应调整加热器安装位置，使其远离二次线。

42种瞬时直流接地的情况

（1）跨大电阻接地：某站因一台断路器的储能行程接点和储能接触器励磁线圈之间的二次线绝缘破损造成直流接地，由于储能接触器励磁线圈电阻很大，此时虽然直流系统的电桥平衡遭到破坏，但直流接地信号继电器所承受的电压值不足以使其动作，故不报直流接地信号。但是当断路器经操作弹簧能量降低后，储能行程接点动作闭合，正电源端经此接点直接接地，直流系统的电桥平衡遭到严重破坏，直流接地信号继电器动作发出直流接地信号。此类接地不易察觉，只有在断路器储能过程中才会有直流接地信号，而且夹杂在断路器储能和控制回路断线等信号中，储能完毕后直流接地信号就会消失。这就需要变电站的值班人员认真查看微机后台的报文。

解决办法：观察直流接地信号夹杂在哪些信号中，用1000V摇表对相应回路进行绝缘检查，有此类接地问题的回路接地电阻远小于规定值，一般只有几十千欧。

（2）近年来重合闸使用方式的改变也会造成瞬时直流接地故障：220kV线路保护是双重化配置，直流系统也是双重化配置（图3中101、102为Ⅰ段直流电源，201、202为Ⅱ段直流电源），就重合闸而言，一直以来都是使用其中一套保护（保护A）的重合闸功能，另一套保护（保护B）的重合闸功能退出，由保护B判断对保护A的重合闸进行启动还是闭锁。近年来，随着保护双重化配置的完善，重合闸回路也改变为两套保护的重合闸动作接点并联去驱动操作箱重合闸继电器，即出现了两套保护重合闸功能同时使用的情况。

改变前：保护B端子排处无101、047回路，保护B重合闸接点不使用，跳闸接点正端与重合闸接点正端有连接片。

改变后：保护B端子排布局并未改变，连接片本应取消，但设备出厂时该连片都未取消（已经在3～4个变电站调试时发现此连片），增加101和047回路，使用保护B重合闸接点，形成如图3右侧所示的回路（虚线代表连接片）。

图3 重合闸使用方式改变造成的瞬时直流接地

问题的发现：在线路保护带断路器调试传动过程中，监控后台收到保护B保护动作、重合闸动作信号，同时收到Ⅰ段直流接地和Ⅱ段直流接地信号，且直流接地信号出现不久就会消失。

问题的解决：因为每次直流接地信号都是与保护动作和重合闸动作信号同时出现，故对保护的跳闸回路和重合闸回路进行检查，发现保护B端子排处的连接片。

分析：当保护B动作时，TJ动作闭合，由于连接片的存在，101通过TJ和TQ与202接通；当保护B重合闸动作时，201通过CHB和CHJ与102接通。这两种情况均打破了两段直流系统的电桥平衡，故发出直流接地信号。

（1）和（2）中的直流接地现象都是瞬时的，存在时间不长，不易被发现。但是，如果这种瞬时接地现象发生时变电站内存在另一点接地，就会形成如前所述的两点接地情况，很有可能造成运行断路器的误跳闸。这就需要相关专业人员对监控后台信号认真观察，一旦发现此种情况就及时进行处理。同时，施工调试人员在新设备投运前一定要对其进行严格的绝缘检查，并重视对两段直流电源间混电现象的检查，将危及电网稳定的危险消除在萌芽状态。

5 结语

直流电源在变电站内部应用极广，不可或缺，相关回路数以万计，一旦某一处发生接地就可能对电力系统造成极大的危害。因此，我们在直流电源的设计、安装、验收、运行、维护等方面都要加大力度，严防造成直流接地的因素存在，以保证电力系统的安全稳定运行。

［1］国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材［M］.北京：中国电力出版社，2009

［2］国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答［M］.第2版.北京：中国电力出版社，2000