变电站直流系统接地报警的原因分析及解决方案

变电站直流系统接地报警的原因分析及解决方案

贺瑞和 方利祥

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200）

摘 要：介绍了首钢京唐一冷轧110 kV变电站直流系统接地的事故概况，分析了交流串入直流回路及直流系统环路对直流系统绝缘监察的影响及解决方案。

关键词：交流串入直流；接地报警；事故原因

0 引言

直流系统是电力系统一次设备的操作、监控、保护、信号回路等综保装置的稳定不间断供电电源，直流供电的中断将造成二次设备的停运，使一次设备失去保护和监控，极端情况下将有可能造成变电站一次设备烧毁和供电系统瓦解。保证直流系统的正常运行是电力系统运行人员的重要职责。

1 事故概况

一冷轧110KV变电站直流系统运行方式为两组100Ah蓄电池各带一段直流母线分裂运行，保护及控制直流负荷按照对称原则分别由两段母线供电，如图1所示。变电站投入以后发现，直流接地检测开关打到检测仪表侧，直流屏偶尔报直流接地，并能及时自动恢复；直流接地检测开关打到继电器侧，直流屏一直报直流接地，无法恢复。

图1 110 kV变电站直流系统图

2 原因分析

2.1 直流接地监测原理

绝缘监察继电器由平衡电阻和监测电路组成，如图2所示。当两侧直流母线对地电阻值相等时，无电流流过监测电路，继电器不动作。当某一侧母线的绝缘电阻值下降时，不平衡电流流过监测电路，测量电路监测并显示电流的数值和方向，正母线接地时数值为正，负母线接地数值为负，当此电流大于设定的动作阀值时，继电器动作，发出报警信号。

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（a）原理图（b）等效电路图

图2 直流接地监测原理

2.2 直流系统环路及交流串入直流系统

两段直流母线分裂运行时，直流屏一段控制母线电流达到5A以上，二段控制母线电流基本为零，调高二段控制母线电压后，二段控制母线电流增加，一段控制母线电流降低。另测量直流母线对地电压时，均检测出90V左右交流分量。由此可以推断，变电站直流系统存在环路及交流串入直流系统现象，并打破了直流系统绝缘监察装置电桥平衡，导致直流系统报接地。

3 解决方案

3.1 直流系统环路问题

变电站直流系统由两组充电机带两段直流母线，两段母线间设置母线联络开关。其中Ⅰ段直流母线供10kVⅠ、Ⅲ开关柜直流电源，Ⅱ段直流母线供10kVⅡ、Ⅳ开关柜直流电源。 10kV开关柜Ⅰ、Ⅱ柜内直流电源通过柜内小母线直接相连，中间没有设置联络开关。Ⅲ、Ⅳ开关柜亦是如此，如图3所示。

图3 直流系统环路问题

由上图可见直流屏Ⅰ、Ⅱ段直流母线通过10kV开关柜ⅠⅡ段、ⅢⅣ段柜内小母线分别构成两条环路。分别解开10kVⅠⅡ段、ⅢⅣ段柜内小母线连接处，即可解决直流屏两段直流母线环路现象，直流屏Ⅰ、Ⅱ段控母电流均与分配。

3.2 交流串入直流系统问题

变电站10kVⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段开关柜共4路交流电源分别引至低压配电屏2DP-4、9DP-4、2DP-5、9DP-5。拉开10kVⅡ段开关柜交流电源9DP-4开关。测量10kV开关柜内直流电源端子X11:3、4、5、6均无交流分量；测量直流屏Ⅰ、Ⅱ段直流母线亦均无交流分量；测量开关柜内交流电源端子X11：1、2发现均存在负110V直流分量。由此可以推断直流系统里交

流分量通过10kVⅡ段开关柜串入。分别查10kVⅡ段开关柜交流端子X11：1、2接线，查至13GⅡ段滤波器2#柜时，发现X11：1、2端子较其他开关柜多出3颗接线，X11：4端子较其他开关柜多出1颗接线。查看设计图纸及其他滤波器柜接线，发现滤波器柜X11：1、2端子应该多出4颗接线，分别供滤波补偿装置2台隔离柜交流电源。13G柜内X11：4直流电源端子多出的一颗线应该改接至X11：2交流端子。完成改接后，测量X11：1、2交流端子无直流分量。端子接线如图4所示。完成二次线改接后，直流系统接地报警消除。

图4 端子接线图

4 结语

（1）直流-直流串电。本文中直流系统环路现象就是两套直流系统发生直流-直流串电，即两套直流电源有一点连在一起。该故障属于变电站中常发生的直流接地报警故障。由于变电站中直流回路比较多，有的综保装置本身就有几组直流电源，还要给其它一次设备提供操作电源。这样就可能造成几组本应该相互独立的直流电源之间发生串接，打破直流绝缘监察装置电桥平衡，装置误报直流接地。直流串电使相互独立的直流回路之间发生关联，一组直流接地扩大到两组、三组直流接地，甚至造成整个变电站直流系统全部接地，扩大事故。所以，在变电站二次接线安装调试程中，直流电源一定要从直流馈线屏根源处分开，最好采用目前使用较多的辐射式馈电，避免产生电气联系而影响继电保护。

（2）交流串入直流。本文中交流串入直流只是引起直流系统接地报警，然而交流串入直流危害性远不止如此。由于二次接线中跳闸回路电缆较长，对地分布电容较大，一旦直流回路串入交流电压，将会引起开关误跳。因此，在变电站二次接线中一方面一定要杜绝交直流混接现象，另一方面可以在跳闸回路中加装大功率继电器，能够提高继电器交流电压的动作门槛，进而防止了跳闸继电器的误动。

[参考文献]

[1] 朱声石.高压电网继电保护原理与技术[M].电力工业出版社，2005

[2] 韩天行.微机型继电保护及自动化装置检验调试手册[M].机械工业出版社，2004

[3] 国家电网生技400号文 国家电网公司十八项电网重大反事故措施[S]，2005

收稿日期：2012-08-21

作者简介：贺瑞和