一起控制回路直流接地引起的主变变低开关跳闸事件分析及风险防范措施

蔡松津

摘 要：目前发电厂及大、中型变电站的控制回路、继电保护装置及其出口回路、信号回路均采用直流系统供电，直流系统的完善可靠对发电厂、变电站的安全、经济运行起到了至关重要的作用。直流系统为不接地系统，直流系统的两极对地没有电压，大地也没有直流电位，直流系统一点接地容易引起断路器偷跳，影响设备可靠运行。文章分析了一起关于控制回路直流接地引起的跳闸事件，并就直流系统的特点，提出相应的风险防范措施。

关键词：直流系统；控制回路；接地

引言

直流系统是发电厂和变电站的重要系统，是厂站内控制回路、继电保护装置及其出口回路、信号回路的供电源。直流系统为不接地系统，系统两极对地无电压，直流系统发生一点接地，易导致断路器偷跳，且一点接地后若再发生另外一点接地，可能造成直流系统短路中断供电，或造成断路器误动或拒动，影响设备可靠运行。文章解析了一起因控制回路直流接地造成的开关偷跳事件，并结合生产实际提出了相应的风险防范措施。

1 #3主变变低开关503B开关跳闸事件分析

1.1 事件概述

2014年12月25日11时23分48秒，220kV某变电站#3主变变低503B开关跳闸，11点23分52秒10kV备自投装置动作合上10kV 3BM、2BM分段532B开关，由#2主变带10kV 3BM母线负荷。

在故障发生后，经工作人员现场检查为#3主变变低503B开关偷跳，相关设备无故障。

19时17分，经调度令合上#3主变变低503开关，断开10kV 3BM、2BM分段532B开关，10kV 3BM恢复正常运行方式。

1.2 现场检查

1.2.1 保护动作情况检查

现场检查#3主变变低503B开关相关保护，未发现有保护动作跳开503B开关，检查全站保护动作情况，只有10kV备自投装置于503B开关跳闸后动作合上532B开关相关信号及报文。

1.2.2 10kV备自投动作情况检查

11点23分52秒134毫秒：10kV备自投动作；

11点23分52秒437毫秒：母联532B开关合闸；

10kV备自投动作情况与保护定值单一致。

1.2.3 503B开关控制回路检查

检查503B开关相关信号，只有开关分位动作及合位复归信号，无开关合后位置复归信号，排除遥控及就地手分开关的可能。检查全站二次设备，无保护动作跳503B开关，排除保护误动跳闸的可能。

保持503B开关在分闸位置检查503B开关控制回路，发现503B控制电源产生直流偏移，正电端对地有+65V，负电端对地有-155V（该站为220V直流系统）。

在主变保护B屏端子排4-4CD1端子上测量操作箱至503B开关柜跳闸线圈控制电缆电位为+4V，解开端子两侧接线，分别测量内、外部接线电位，发现内部线4n905电位+4V，外部线电位为0V。断开503B控制电源空气开关，测量4n905对地电阻为5.2欧姆，初步判断开关控制回路存在正极接地。

进一步检查，在操作箱背板拔掉外部接线插座，分别测量接线插座上4n905针孔及操作箱背板针脚对地绝缘正常。分析判断其他外回路上存在接地点，通过操作箱回路导通，导致4n905端子对地绝缘降低。查看图纸并在操作箱背板上测量相应针脚，确定操作箱内部4n920针脚与4n905针脚相通。测量4n920操作箱背板针脚对地绝缘正常，接线插头对地绝缘为0.5欧姆，确定接地点在操作箱4n920（端子排4-4QD7端子）外回路上（如图2）。

4n920为保护跳503B开关跳闸输入回路，给上控制电源解线排查解掉3B-152d/433R跳闸线后，503B开关控制电源恢复正常。断开503B开关控制电源空气开关测量端子内部线4n920对地电阻绝缘正常，3B-152d/433R电缆对地电阻0.2欧姆，确定该电缆外部回路存在接地。

查找电缆牌，确认其来自稳控装置屏的电缆备用芯，线芯长度超过绝缘层，并与稳控装置屏体顶端接触，造成线芯接地。

#3主变变低503A、503B两分支原设计稳控装置跳503A、503B开关跳闸回路，因稳控装置接入负荷数量限制取消该回路，取消时只在稳控装置屏一侧解掉了原稳控装置跳#3主变变低503A、503B开关跳闸回路，未解除对侧电缆，同时稳控装置屏内安全措施实施不到位，线芯触碰屏体造成直流接地，直接导致#3主变变低503B开关跳闸输入端子接地，开关跳闸。

2 跳闸原因分析

直流系统为不接地系统，直流系统的两极对地没有电压，大地也没有直流电位。直流绝缘监测装置为了能监测直流系统两极电压和接地点，必须设置参考点，如图1所示，R1=R2。正常情况下可认为，R1=R2，R3=R4，则电压表的读数为零，万用表测量正极对地+110V，负极对地-110V。

本次电缆通过稳控装置屏体接地等价于在控制回路图2所示位置发生接地，接地处4n920及与其相通的4n905电压接近0V，直流系统正电由于装置内元器件的分压作用降低到+65V左右，直流系统负电降低到-155V左右（如图3）。

由直流馈线屏到503B开关柜和503B开关柜到主控室接地点的电缆组成的从直流系统负极到接地点的长电缆产生较大的分布式电容（等效为图中C2）。因此在直流接地后，大电容C2两端通过直流绝缘监察装置地点和直流接地点形成回路并对地放电，形成一个瞬间电流，该电流流过503B开关跳闸线圈，达到线圈动作电流从而导致503B开关跳闸。

3 风险防范措施

针对本直流接地导致的次跳闸事件的分析可以得出结论：直流系统接地可能导致开关跳闸，严重影响厂站的可靠运行。厂站运行中要严防直流系统接地现象。根据直流系统的工作方式及现场的实际情况，总结出以下几点防范措施。

（1）完善的直流监测系统。厂站直流系统为非接地运行，完善的直流监测系统能够实时监测直流系统的运行情况，在直流系统接地的第一时间告警并筛选相应间隔，缩小接地点查找范围。

（2）现场回路要同设计图纸相对应，回路若有变更需修改图纸，以便能够更加快速查找并排除故障点。

（3）严禁交、直流电缆混用，防止直流系统虚接地。

（4）厂站验收时严格执行验收规程，确保直流系统绝缘符合要求，对技改、反措等工作后的回路验收应对新更换的电缆及变更的二次回路做绝缘测试。

（5）技改、扩建等项目需要解线变更回路的时候，应确保二次回路两侧解开并做好绝缘措施，必要时应将更换下的电缆全部清理，避免单侧解线导致直流系统接地。

4 结束语

随着电网发展，电力输送可靠性要求越来越高。电网正朝着信息化、自动化、数字化的方向迈进。然而，千里之堤溃于蚁穴，面对庞大而复杂的电网，牵一发动全身的效应正慢慢凸显。对于站内的直流系统涉及到厂站的控制、监视等诸多重要回路，虽然基础却十分重要。从上述案例分析可以看到，一根突出的电缆接地，就会导致开关跳闸进而影响供电可靠性。如何准确地监测、反应直流系统的运行状况，并在直流系统接地后以最快的速度排除故障，是需要我们结合生产实际，持续探索并不断钻研的一个研究方向。

参考文献

[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]刘学军.继电保护原理（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2007.