劉智成

(酒鋼集團(tuán)能源中心，甘肅嘉峪關(guān) 735100)

1 直流系統(tǒng)接地問題概述

由于直流電源為帶極性的電源，即電源正極和電源負(fù)極。直流電源的“地”對(duì)直流電路來講僅僅是個(gè)中性點(diǎn)的概念，這個(gè)地與交流的“大地”是截然不同的。如果直流電源系統(tǒng)正極或負(fù)極對(duì)地間的絕緣電阻值降低至某一整定值，稱該直流系統(tǒng)有正接地故障或負(fù)接地故障。接地時(shí)，在一般情況下并不影響直流系統(tǒng)的運(yùn)行，當(dāng)回路發(fā)生兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地時(shí)可能造成開關(guān)或保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)，特殊情況下，直流一點(diǎn)接地也可能導(dǎo)致開關(guān)跳閘。

2 事故發(fā)生簡(jiǎn)要經(jīng)過

某330 kV 變電站值班人員按操作票流程執(zhí)行保護(hù)屏跳閘出口壓板投入操作，投入前按規(guī)定必須要測(cè)試跳閘出口壓板上、下兩端對(duì)地的直流電壓，確定一端不帶電壓后方可投入壓板，以防止保護(hù)誤出口時(shí)投入壓板造成設(shè)備跳閘。值班人員在用萬用表對(duì)地測(cè)量3544 開關(guān)保護(hù)屏跳閘出口壓板負(fù)電源端對(duì)地電壓時(shí)，3544 斷路器跳閘，同時(shí)，直流系統(tǒng)報(bào)“直流負(fù)極接地”。

3 事故原因分析

3.1 排除誤跳的可能

事故后測(cè)試直流系統(tǒng)正、負(fù)極對(duì)地電壓分別為+117 V、-117 V，檢查直流系統(tǒng)歷史記錄無直流正極接地告警，只有在3544 開關(guān)跳閘時(shí)發(fā)出的直流負(fù)極接地告警，排除直流系統(tǒng)存在正、負(fù)極兩點(diǎn)接地導(dǎo)致開關(guān)誤跳的可能。

3.2 測(cè)試控制回路對(duì)地絕緣電阻

對(duì)3544 開關(guān)在合閘狀態(tài)下測(cè)試控制回路對(duì)地絕緣電阻，用1000 V 兆歐表測(cè)試各回路絕緣電阻均＞10 MΩ，絕緣電阻合格。

3.3 檢查測(cè)試用萬用表

事故后檢查測(cè)試用萬用表，發(fā)現(xiàn)萬用表檔位選擇開關(guān)在直流200 V 檔位，而萬用表紅、黑表筆插在電流檔測(cè)試插孔內(nèi)，不在電壓檔測(cè)試插孔內(nèi)，由于萬用表電流檔插孔內(nèi)阻很小，在測(cè)試跳閘壓板負(fù)電源端時(shí)相當(dāng)于對(duì)地直接導(dǎo)通，造成直流負(fù)極接地，這也是直流屏報(bào)負(fù)極接地的原因。

3.4 對(duì)變電站內(nèi)直流系統(tǒng)在不同地點(diǎn)分別做直流接地測(cè)試

（1）1#直流饋線屏接地試驗(yàn)，試驗(yàn)前測(cè)試直流母線電壓234 V，正、負(fù)極對(duì)地電壓分別為+117 V、-117 V，絕緣良好。選取1#直流屏I段控母饋出備用空開使用短接線分別模擬正、負(fù)極金屬接地，接地相對(duì)地電壓0 V，非接地相對(duì)地電壓234 V，穩(wěn)態(tài)接地電流7 mA。

（2）2#直流饋線屏接地試驗(yàn)，試驗(yàn)前測(cè)試直流母線電壓234 V，正、負(fù)極對(duì)地電壓分別為+117 V、-117 V，絕緣良好。選取2#直流屏Ⅱ段控母饋出備用空開使用短接線分別模擬正、負(fù)極金屬接地，接地相對(duì)地電壓0 V，非接地相對(duì)地電壓234 V，穩(wěn)態(tài)接地電流7 mA。見圖1。

圖1 直流系統(tǒng)示意圖及模擬直流系統(tǒng)正或負(fù)極一點(diǎn)金屬接地示意圖

（3）開關(guān)3544 保護(hù)屏接地試驗(yàn)，試驗(yàn)前測(cè)試直流母線電壓234 V，正、負(fù)極對(duì)地電壓分別為+117 V、-117 V，絕緣良好。使用短接線將保護(hù)跳閘出口壓板負(fù)端與屏柜接地點(diǎn)進(jìn)行短接，模擬負(fù)極接地，穩(wěn)態(tài)接地電流37 mA，斷路器跳閘。見圖2。

圖2 保護(hù)屏處模擬直流負(fù)極一點(diǎn)接地示意圖

經(jīng)對(duì)（1）（2）（3）項(xiàng)接地電流數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)開關(guān)3544 保護(hù)屏接地電流為1#、2#直流饋線屏接地電流的5 倍，分析3544 開關(guān)跳閘壓板處負(fù)極一點(diǎn)接地時(shí)穩(wěn)態(tài)接地電流由兩部分構(gòu)成，一部分為該正、負(fù)母線通過絕緣監(jiān)查繼電器平衡電阻對(duì)地回路產(chǎn)生，另一部分為正、負(fù)母線通過站內(nèi)各饋出控制電纜及各保護(hù)裝置電源輸入側(cè)濾波器電容對(duì)地回路產(chǎn)生。如圖3所示。

圖3 中R+、R-為直流屏絕緣監(jiān)查裝置對(duì)地電阻，C1、C2 為直流正、負(fù)母線及電纜對(duì)地電容，C3 為本支路電纜對(duì)地電容。

3.5 開關(guān)操作箱內(nèi)TBJ繼電器做測(cè)試

對(duì)3544 保護(hù)屏開關(guān)操作箱內(nèi)TBJ 繼電器做測(cè)試，如圖4，使用繼電保護(hù)測(cè)試儀直流電流試驗(yàn)菜單對(duì)TBJ 繼電器啟動(dòng)電流進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果為≥200 mA 繼電器動(dòng)作，該電流與南瑞繼保廠家提供的繼電器型式試驗(yàn)報(bào)告電流一致。

圖3 3544保護(hù)屏跳閘出口負(fù)極一點(diǎn)接地時(shí)直流系統(tǒng)對(duì)地回路示意圖

圖4 TBJ啟動(dòng)電流測(cè)試示意圖

3.6 分閘電流整定與分閘線圈額定電流不匹配

檢查斷路器機(jī)構(gòu)箱跳閘線圈的額電電流為1.95 A，檢查保護(hù)裝置操作回路板出廠時(shí)整定的分閘電流為0.5 A，發(fā)現(xiàn)分閘電流整定與分閘線圈額定電流不匹配。操作板TBJ 啟動(dòng)電流過小，僅為200 mA。為保證分閘時(shí)的可靠性，將操作板分閘電流按說明書整定方法調(diào)整至1.5 A，略小于跳閘線圈額定電流，調(diào)整后測(cè)試TBJ 啟動(dòng)電流為≥600 mA，在3544 保護(hù)屏再次模擬保護(hù)跳閘出口壓板負(fù)極一點(diǎn)接地試驗(yàn)，TBJ不動(dòng)作斷路器不跳閘。

4 結(jié)果分析

（1）通過上述測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在直流系統(tǒng)負(fù)極一點(diǎn)接地時(shí)穩(wěn)態(tài)接地電流遠(yuǎn)小于斷路器操作箱TBJ繼電器啟動(dòng)電流，但由于整個(gè)變電站內(nèi)直流系統(tǒng)對(duì)地回路包含絕緣監(jiān)查繼電器平衡電阻對(duì)地回路和站內(nèi)各饋出控制電纜及各保護(hù)裝置電源輸入側(cè)濾波器電容對(duì)地回路兩部分，電容回路中存貯有一定的電能，在負(fù)極一點(diǎn)接地瞬間，電容回路存在暫態(tài)的放電過程，放電電流瞬間達(dá)到最大值并隨時(shí)間增長(zhǎng)逐漸衰減至穩(wěn)態(tài)接地電流。在放電過程中有一段時(shí)間接地電流達(dá)到了TBJ繼電器啟動(dòng)電流，故TBJ繼電器啟動(dòng)，TBJ 常開接點(diǎn)閉合并自保持導(dǎo)致了跳閘回路帶電斷路器跳閘。

（2）操作回路板跳、合閘電流應(yīng)與斷路器分、合閘線圈額定電流匹配，查閱保護(hù)說明書和設(shè)計(jì)圖紙，該電流需現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)斷路器線圈額定電流大小進(jìn)行調(diào)整，由于建站時(shí)施工驗(yàn)收不認(rèn)真，施工人員未對(duì)操作回路板分閘電流進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致板件整定電流與線圈額定電流不匹配，致使TBJ啟動(dòng)電流過小，在負(fù)極一點(diǎn)接地時(shí)受直流屏絕緣監(jiān)查回路及饋出電纜對(duì)地分布電容影響，接地電流瞬間達(dá)到TBJ 啟動(dòng)電流，致使斷路器跳閘。

5 防范措施

（1）加強(qiáng)培訓(xùn)提高人員素質(zhì)，測(cè)試時(shí)進(jìn)行雙人確認(rèn)操作，確認(rèn)萬用表表筆位置和檔位選擇正確。此方法之前已經(jīng)開展，但仍在測(cè)量保護(hù)壓板過程中發(fā)生跳閘事件執(zhí)行效果不好，可做為輔助手段。

（2）對(duì)運(yùn)行崗位配發(fā)兩孔數(shù)字萬用表，只有電壓測(cè)試功能，無電流測(cè)試功能，且內(nèi)阻大于2000 Ω，供運(yùn)行崗位日常使用，可有效杜絕測(cè)量保護(hù)跳閘出口壓板過程中發(fā)生的直流接地引起開關(guān)跳閘事故。

（3）對(duì)目前運(yùn)行崗位已配發(fā)的四孔數(shù)字式萬用表進(jìn)行封堵，只保留電壓插孔，其余插孔全部進(jìn)行可靠封堵，禁止使用，并逐步替換為兩孔數(shù)字萬用表，可有效杜絕測(cè)量保護(hù)壓板過程中發(fā)生跳閘事件。

（4）對(duì)斷路器跳閘線圈動(dòng)作電壓進(jìn)行測(cè)試時(shí)，增加跳閘線圈動(dòng)作電流、線圈正極側(cè)接地試驗(yàn)項(xiàng)目，以便在工程驗(yàn)收、設(shè)備定檢過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及合理配置操作板分、合閘回路電流，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)調(diào)整，防止因跳閘線圈動(dòng)作電壓過低或TBJ 啟動(dòng)電流不匹配而發(fā)生的直流一點(diǎn)接地誤跳事故。

（5）在新建工程中測(cè)試TBJ線圈動(dòng)作電流，并模擬TBJ線圈正極側(cè)接地試驗(yàn)。在規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)盡可能的提高動(dòng)作電流值，防止直流一點(diǎn)接地誤跳事故。

6 總結(jié)

直流系統(tǒng)對(duì)地分布電容的情況是直流系統(tǒng)越大，回路越復(fù)雜，所接設(shè)備越多，系統(tǒng)呈現(xiàn)的對(duì)地分布電容越大；靜態(tài)保護(hù)裝置越多，分布電容越大。從而對(duì)直流系統(tǒng)的影響越大。根據(jù)以上分析當(dāng)直流系統(tǒng)經(jīng)TBJ 線圈一點(diǎn)接地時(shí)，斷路器誤跳是可能成立的，且在大型變電站較為突出，可通過一定的技術(shù)手段來減少類似事故的發(fā)生。