35千伏变电站直流电源系统接地故障及应对安全措施

      变电站直流系统是一个独立的电源系统，不受站用变和一次系统运行方式改变的影响，为变电站保护装置的控制回路、信号回路、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠地不间断电源，同时为断路器的分、合闸提供操作动力电源。直流系统自身的安全可靠运行对变电站的安全稳定运行具有重要意义，我们在分析、处理直流系统接地故障分类时，针对性的提出故障查找方法及应对安全措施至关重要。

一、直流系统接地故障分类

      直流系统接地故障较为常见形式为：电缆接地、元件接地、蓄电池接地以及绝缘监测装置故障引起的接地故障，具体分类如图1所示。

图1直流系统接地故障分类

其中电缆接地：

      （1）端子箱—操作机构箱之间的电缆破损，控制电缆通过端子排接地（35千伏开关控制电源正极101由于端子排受潮引起接地）、主变非电量保护控制节点接地（35千伏5MVA主变压力释放信号电源801由于触点受潮引起接地）、断路器辅助开关接地（35千伏主变高压侧高31断路器辅助开关进入雨水后使得控制电源负极102接地）；

      （2）主控室到蓄电池室的直流电源正负极电缆破损；

      （3）金属转角及穿孔处的控制电缆、合闸电源电缆（35千伏变电站10千伏1段合闸电源电缆破损引起负接地）、装置电源电缆破损引起的接地。

元件接地：

      （1）中间继电器、出口继电器（35千伏变电站10千伏开关柜储能回路中间继电器损坏引起正接地）的绝缘降低；

      （2）保护装置内部元件烧损引起控制电源或装置电源接地引起的接地故障。

蓄电池接地：

      单体电池因故障渗液引起接地（35千伏变电站多节单体蓄电池渗液严重引起负接地）。

绝缘监测装置接地：

      平衡桥故障引起的正极、负极以及中间接地（35千伏变电站绝缘监测装置平衡桥故障引起负极接地）。

二、危害及安全风险分析

      直流系统接地会引起直流电源正、负极对地电压的偏移，引起控制回路中分、合闸线圈两端电压的变化，进而出现保护误动和拒动现象的产生，直接威胁到变电站内设备稳定、可靠运行的能力，直流系统接地故障危害分析如图2所示。

保护误动的原因分析：

      （1）正极接地：控制电缆的单点正极接地时使得分合闸线圈两端电压差为110V，并随着接地情况发生偏移，在正极发生死接地时引起线圈两端电压差达到直流系统的恶性电压220V，引起断路器存在误分或误合的风险；

      （2）两点接地KA接点短接：两点接地时出口继电器KA触点接地短接使得动作继电器KM得电，KM触点闭合后经过辅助触点QF使得分合闸线圈两端电压差为220V，线圈得电，进而引起断路器的误分或误合；

      （3）两点接地KM接点短接：两点接地时使得动作继电器KM触点接地短接经过辅助触点QF后使得分合闸线圈两端电压差为220V，线圈得电后引起断路器的误分或误合。

保护拒动的原因分析：

      （1）两点接地KM线圈短接：动作继电器KM线圈两端接地后短接使得线圈两端电位始终无变化，进而使得KM触点不能因控制需要进行有效的开断，闭锁分合闸回路，线圈无法得电动作，引起断路器拒动；

      （2）两点接地跳闸线圈短接：跳闸线圈两端接地后线圈无法正常得电，闭锁线圈动作，断路器进而无法正常跳闸，引起拒动。

为有效保证直流系统接地故障不引起站内断路器的误动和拒动，需要有效的直流系统接地故障查找方法能快速找出并排除接地故障。

图2直流系统接地故障的危害

三、直流系统接地故障的查找方法

      直流系统接地故障排查方法最常用的是基于暂断电源的拉路法，拉路法只能有效查找出单点接地故障，对于多点接地故障无效。首先，依据绝缘监测装置判断接地极和接地支路，再利用拉路法：先总路后分支，先室外后室内，先信号后控制，先轻载后重载的原则进行拉路排查。由于在发生直流接地时绝缘监测装置需要延迟几秒甚至十几秒才能报“直流接地”信号，而在直流接地消失时，也要延迟几秒甚至十几秒其信号才复归。在拉路寻找时，切断各支路直流的时间只有几秒钟，绝缘监测仪信号来不及复归，致使靠绝缘检测仪判断接地消失的方法找不出接地点。

      针对单点接地故障的拉路法，先断开绝缘监测装置，再断开任一直流空开的同时利用内阻不低于2000Ω/VA的万用表测量接地极直流母线对地电压，如果快速升高到110V，可以认为接地点就位于此空开控制的下级回路中。

      针对多回路同时接地的情况用基于暂断电源的拉路法无法准确查找出接地回路。因为在断开一个接地回路时，其他接地回路仍然存在，接地现象并不消失，难以准确判断，这就需要采用如广州仟顺QDB-81型直流接地快速查找仪等专业仪器查找单极、两级、多点、蓄电池组接地等多种故障。当然，在多点接地以及没有专业测试仪的情况下，可以通过先断开一部分信号等不重要的回路，再用拉路法逐级查找接地点。

      确定故障回路后，向调度申请停用此回路空开。依据先室外后室内的原则，分段排查直流回路中的电缆、端子排、辅助接点、主变非电量控制接点和保护装置元件等节点的对地电阻，其具体查找方法如图3所示。

图3直流接地查找方法

四、直流系统接地故障的安全应对措施建议

      在查明和消除接地故障之前，设备随时都有保护误动、拒动或发生其他故障的风险，必须在短时间内查明故障点并快速处理以消除运行设备的安全隐患。针对直流系统接地故障的处理包括停电处理和不停电处理两种方式，接地故障点处理后应做相应的回路测试、开关和机构分合闸等试验，保证设备可靠运行，其具体安全应对措施如图4所示。

图4直流系统接地故障的安全应对措施

      考虑到直流接地故障查找和处理的复杂性，处理不及时对站内设备稳定运行的危害程度，对站内直流系统必须做好预防工作，加强维护管理，户外二次设备要做好防潮、防结露、防霉工作，并保持密封良好，雨雪天气要重点检查。

      本文针对35KV变电站直流系统接地故障的常见类型、危害以及查找方法和应对措施的分析，为辖区变电站运检人员提供有效的技术支撑，在日常巡检过程中能及时发现并快速消除站内直流系统接地故障引起相关设备的保护误动、拒动或发生其他故障的风险。