直流系统接地故障的分析

直流系统接地故障的分析

摘要 从实际工作出发，结合实例，对直流接地产生原因及危害进行深刻分析，为我们以后处理直流接地工作打下坚实的基础，更好地维护直流系统的稳定，确保继电保护和自动装置不误动作，更有利于电力系统的健康稳定运行。

关键词 直流系统；接地；误跳闸；对地电压；绝缘

1 直流接地故障的主要原因

直流系统分布范围广，电缆多且较长，电缆接头多，连接复杂，有一部分为室外设备，绝缘老化、破损、机械振动、灰尘沉淀、潮湿、金属生锈、漏水、裸露、元件本身设计不合理等所以很容易受尘土、潮气的侵蚀，使某些绝缘薄弱的元件绝缘降低，甚至绝缘破坏造成直流系统接地。

1.1 绝缘材料绝缘性能下降

二次回路、二次设备绝缘材料不合格、绝缘性能低，或年久失修，严重老化，或存在某些损伤缺陷，如：磨伤、砸伤、压伤、扭伤或过电流引起的烧伤，靠近发热元件（如：灯泡、加热器）引起的烧伤等。

1.2 组装工艺不合理

二次回路连接、设备元件组装不合理或错误。如：由于带电体与接地体、直流接地体与交流接地体之间距离过小，当直流回路过电压时，将间隙击穿，形成直流接地；或者由于潮气形成的露珠造成交流电源串入直流回路，造成直流系统接地，引起直流继电器误动作，造成误跳闸。在继电器元件动作过程中，带电元件与铁壳相碰，造成直流接地。在电磁接触器动作中，触头断弧过程中形成弧光与接地体连接。断路器传动杆动作中或着屏柜的门在关合过程中，将二次电缆磨伤，造成直流接地等。

二次回路连接和设备元件组装不合理或错误，这类潜伏性接地故障有时不易发现。如交流电源经高阻混入直流系统，造成直流系统正负极对低电压不平衡。某些平时不通电的回路，一旦回路通电，就出现直流接地。大风挂动或人员误碰，使带电线头与接地体相碰造成直流接地。

1.3 设备连接处密封不严

设备连接处法兰密封垫密封不严，进入水汽，形成露珠，造成二次回路及设备严重受潮，使直流系统绝缘下降。

1.4 小动物入侵

小动物爬入或小金属零件掉落在带电元件上，造成直流接地故障。如：老鼠、蜈蚣等，小动物爬入带电回路，某些元件上有被剪断的线头、未使用的螺丝、垫圈等零件，掉落在带电回路上等。

1.5 绝缘装置运行方式不当

直流设备、系统运行方式不当。如直流系统中的两套绝缘监察装置，正常一套投入运行，另一套备用，当两套同时投入时，装置可能误动作。

1.6 装置缺陷

装置不能及时告警，不能识别是否由交流串入直流引起的接地，对事故分析和预防措施造成困难。交流串入直流引起的接地，由于其电压较高，接地母线对地电压大约为300 V，非接地母线对地电压高达

520 V，而且功率很大，常常会烧毁保护和控制设备，并引起保护误动作。交流电流流向非接地母线的对地电容时，还将通过蓄电池，对蓄电池寿命不利。

2 直流接地故障的危害

在直流接地故障中，危害较大的是两点接地，可能造成严重后果。直流系统发生两点接地故障，便可能构成接地短路，造成继电保护、自动装置误动作或拒动作，有时造成直流保险熔断或空气开关跳闸，使保护失去电源。

2.1 直流系统正极接地

直流正极接地，有使保护及自动装置误动作的可能。因为一般的跳闸线圈、继电器线圈正常与负极电源接通（正极接通即动作），若这些回路再发生一点接地，就可能引起误动作（因为接地点使跳闸线圈接通了正极，构成了回路）。

如图1所示，直流接地点发生在A、B两点时，将1LJ、2LJ接点短接，使ZJ误动作跳闸。A、C两点接地时，ZJ接点被短接而误动跳闸。A、D两点、F、D两点接地，同样都可能造成开关误跳闸。同理，两点接地还可造成误合闸、误报信号。

2.2 直流系统负极接地

直流系统负极一点接地，同样也会导致开关误跳闸。由于直流系统正、负极对地分布电容的存在。对直流负极一点接地也有可能导致开关误跳闸，这种情况还没有引起高度重视，实际工作中没有防止负极一点接地的预控措施。为此通过对直流系统负极一点接地引起拒动进行分析，对于提高运行人员的安全意识，提高开关的可靠运行是有必要的。

直流负极接地，会使保护、自动装置拒动作的可能。因为跳合闸线圈、继电

器线圈通常都接于负极，这些回路再发生负极接地时，线圈被接地点短接而不能动作。同时直流回路短路电流会使电源保险熔断或空气开关跳闸，并且可能烧毁继电器接点，保险熔断会失去保护及操作

电源。

如图1所示，直流接地点故障发生在B、E两点，ZJ继电器线圈被短接，保护动作时ZJ不动作，开关将不跳闸且保险将会熔断。D、E两点接地时，TQ线圈被短接，保护动作及操作时开关拒跳闸，同时电源保险熔断。同理两点接地时也可能使开关拒合。

图1 直流系统接地对二次回路的影响

2.3 直流系统正负极都接地

直流系统正负极各有一点接地，会造成电源保险熔断，使保护及操作回路失去电源。

如图1所示，直流接地点故障发生在A、E两点和F、E两点时，形成短路使电源保险熔断。B、E两点和C、E两点接地时，保护动作或操作时，不但开关拒跳，而且使电源保险熔断，同时还会烧坏继电器接点。

在复杂的保护回路中，在同极回路中两点接地，还可能造成某些继电器短接，继电器动作后保险不熔断，不能动作于跳闸，可能造成越级跳闸。

以上是直流系统发生两点接地可能引起的后果。发生一点接地时，一般情况不会引起开关误跳、合的情况。当正负极电压差达到40 V时，绝缘监察装置告警，提醒运行人员尽快处理，以免造成两极接地，扩大事故。但在某些情况下，直流一点接地故障也有使继电保护和开关误动作的可能。例如：某变电站直流系统（220 V），直流绝缘监察装置中的干簧继电器GHJ内阻小，当某一线路保护出口中间继电器ZJ回路发生一点接地故障后，使ZJ启动，开关误跳闸（如图2所示）。

图2 一点接地引起的误动作 图3 直流系统一点接地引

起开关误跳回路

3 通过实例进行分析

3.1 工作不够谨慎

某220 kV变电站，由于值班人员不慎，误将保护出口中间继电器BCJ正极

侧碰接地（如图3所示），使BCJ启动，220 kV开关误跳闸。原因经现场试验证明：由于变电站较大，站内直流电缆较多且较长，电缆对地形成一个电容器（1所示中虚线C1、C2），电容器一端为正极（或负极），另一端接地。故C1或C2两端分压，电位较高。当BCJ线圈正极侧回路发生一点接地故障时，电容器C2放电（放电起始电压为110 V，经三个周波左右衰减到58 V），使BCJ启动（最低启动电压为80 V，速度

10 ms），220 kV开关误跳闸。

3.2 直流系统存在固有缺陷

对某220 kV变电站保护误动分析，现场基本情况是：需要修改线路RCS-931BM、PSL-603GC型保护定值，工作负责人带领工作班成员进行修改RCS-931BM型保护定值，修改保护定值后，打印定值，在压板测试电位时，开关发生了A相跳闸，保护班组随即停止工作，离开保护室。站内监控机显示站内此时无直流接地及其他异常信号。

故障后，经调查一次设备正常，引起保护跳闸的主要因素是在测量压板电位时，造成一点接地，保护工作人员使用万用表测试压板电位操作过程中，万用表由于长时间开启而自动屏蔽电源，在其操作重新开机切换档位时，万用表档位短时切过至“低电阻”档位，造成跳闸回路的一点接地。

开关误跳闸后，保护班工作人员通过使用录波器检测直流系统正负极对地电压波形，可以发现直流系统对地电压波动太大，而正负极间电压正常，为220 V，正极对地电压偏低，负极对地电压偏高，存在正极接地情况，电压差虽有时达到绝缘监察装置报警值40 V，但对地电压不稳定，并没报直流接地信号。当工作人员利用万用表测压板电位时，相当于正极接通了跳闸出口回路TBJ，引起了误跳闸。

图4 工具使用不当引起的无跳闸

4 结束语

上述可知，直流系统接地故障，可能造成保护误动作或拒动，不仅对设备不利，而且对整个电力系统的安全构成威胁。因此，直流系统对地绝缘下降，应及时查找并处理，以免造成两点接地扩大事故。

参考文献

[1]熊信银.发电厂电气部分.

[2]变电运行事故处理.