摘要：近年来，我国电力产业呈现了高速发展态势。直流系统为电力系统运作提供稳定供电，并且可以充当电力保护装置的直流电源。直流系统的故障可能会引发整个电站的崩溃，基于此，文章分析了变电站直流系统接地对继电保护的影响。
关键词：接地故障；变电站：直流系统：继电保护
1.变电站直流系统典型结构图
（1）两组蓄电池两套充电装置的直流电源系统应采用二段单母线接线，两段直流母线之间应设联络电器。每组蓄电池组和充电装置应分别接入不同母线。
（2）采用直流主馈电屏和分电屏时，每面直流主馈电屏和分电屏上宜只设一段直流母线。
（3）蓄电池出口回路应装设熔断器，并同时装设隔离电器，如刀开关，也可采用熔断器和刀开关合一的刀熔开关。
（4）充电装置直流侧出口和蓄电池试验放电等回路均应装设直流断路器或熔断器，装设熔断器时应同时装设隔离电器，如刀开关。
2.直流供电网络的总体配置原则
（1）直流电源供电回路分为环形供电方式和辐射供电方式。
（2）环形供电网络干线或小母线的二回直流电源应分别经直流断路器接入两段直流母线，正常时为开环运行。环形供电网络干线引接负荷支路应设置直流断路器。
（3）各间隔单元控制电源与保护装置电源直流供电回路应在直流馈线屏处分开。
（4）互为冗余配置的两套主保护、两套安稳装置、两组跳闸回路等采用辐射供电方式，其直流供电电源应分别取自不同段直流母线。系统双重化的两套保护与断路器的两组跳闸线圈一一对应时，每套保护装置直流电源和控制回路直流电源应取自同一段直流母线。
3.电力系统继电保护的典型配置
其中过流保护配置常采用三段式电流保护，分别为电流速断保护、限时电流速断保护及定时限过电流保护．电流速断保护按躲开下条线路出口处短路的条件整定，限时电流速断则根据电流速断的整定值进行整定，且增加一动作延时来保证选择性.定时限过电流保护则一般按照躲开最大负荷电流来整定。电流速断保护接线简单，动作可靠，切除故障快，但不能保护线路全长，保护范围受到系统运行方式变化的影响较大。速断保护是一种短路保护，为了使速断保护动作具有选择性，一般电力系统中速断保护其实都带有一定的时限，这就是限时速断。
由于变电站内交直流存在着正负极的区别，其与交流电源对于接地存在着明显不同，目前的变电站及发电厂内所有设备都是交流电源进行供能的，因此，它们都需要进行严格的接地处理，也就是将外壳和地进行牢固连接，还要保证让它处于比较低阻抗的状态之下。直流系统同时也存在接地问题，但不是实际的接地而是中性点的接地问题，如果直流电源对地间的阻抗降低到很低水平，就会导致接地故障的产生。在直流系统中存在很多支路，其线路在运行的过程中会受到很多种不同因素影响，普遍存在老化及元器损坏的诸多问题，并且这些问题的产生会直接导致绝缘层进入薄弱状态或是受到破坏发生漏电，产生了直流接地的故障。随着直流系统的运行，其接地的故障发生的机率也就会变大。
4.直流系统出现接地故障的原因
按接地点所处位置的不同，可将直流接地分为室内和室外两种形式，按引起接地的原因，又可分为以下几种形式：
（1）由下雨天气引起的接地。在大雨天气，雨水飘入未密封严实的户外二次接线盒，使接线桩头和外壳导通起来，引起接地。例如瓦斯继电器不装防雨罩，雨水渗入接线盒，当积水淹没接线柱时，就会发生直流接地和误跳闸。在持续的小雨天气（如梅雨天），潮湿的空气会使户外电缆芯破损处或者黑胶布包扎处，绝缘大大降低，从而引发直流接地。
（2）由小动物破坏引起的接地。当二次接线盒（箱）密封不好时，蜜蜂会钻进盒里筑巢，巢穴将接线端子和外壳连接起来时，就引发直流接地。电缆外皮被老鼠咬破时，也容易引起直流接地。
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（3）由挤压磨损引起的接地。当二次线与转动部件（如经常开关的开关柜柜门）靠在一起时，二次线绝缘皮容易受到转动部件的磨损，当其磨破时，便造成直流接地。
（4）接线松动脱落引起接地。接在断路器机构箱端子排的二次线，若螺丝未紧固，则在断路器多次跳合时接线头容易从端子中滑出，搭在铁件上引起接地。
（5）误接线引起接地。在二次接线中，电缆芯的一头接在端子上运行，另一头被误认为是备用芯或者不带电而让其裸露在铁件上，引起接地。在拆除电缆芯时，误认为电缆芯从端子排上解下来就不带电，从而不做任何绝缘包扎，当解下的电缆芯对侧还在运行时，本侧电缆芯一旦接触铁件就引发接地。
（6）插件内元件损坏引起接地。为抗干扰，插件电路设计中通常在正负极和地之间并联抗干扰电容，该电容击穿时引起直流接地。
5.直流系统接地/绝缘故障的特征
直流系统正常时，一般正负极之间电压是不变的，正、负之间的电压是110V，正级对地为55V，负级对地为-55V，其参考电位是地电位，也就是零电位。当有直流接地发生时，正极和负极对地电压会产生不平衡，比如正极对地还在55V 左右，如果负极接地，那么负极对地电压幅值会减小，参考电位向负级也偏移，原来是-55V 左右，现在可能变成-30V 等等甚至更小，而正对地电压则会相应提高，比如到80V 等。经过正规设计的直流系统中，发生一极接地，直流母线电源电压不变，这也是发生一点接地时，直流系统在短时间是可以正常工作的，不过最好查出接地点，加以消除。
6.直流接地的影响
（1）点接地影响
直流系统点接地影响主要分为两点接地影响及单点接地影响，具体如下：a.两点接地影响：直流电源实际运行过程中，会受到外界环境影响，造成电源两端线路与地表连接，并导致保护设备失电。直流电源两端接地时，由于线路电流未经过电源两端的高阻值电阻，电流值便会上升。接地两点与地表及继电器组成了一个完整回路，那么上述高值电流会直接进人继电器，造成继电器超负荷工作。若电流值超过额定电流范围，将导致继电器元件出现故障。假设故障未被及时发现，继电器就会长期高负荷工作，最终烧毁跳闸电圈，使继电设备损坏。除短路外，二点接地还会导致继电器拒动、误动。两点接地事故是最严重的接地故障，必须要严格防范。如果直流系统处于两极接地状时就会引起直流电流开关跳闸的问题，也可能会造成蓄电池损坏，同时也可能会发生爆炸事故。b.单点接地：某些情况下，单点接地也会使继电器出现故障，影响电力系统正常运行。一点接地之所以会造成继电器出现误动，主要由于直流母线对地电容所造成。多数变电站内，继电保护相关设备由微机操控，自动化设备及微机监控设备主要经直流供电。上述情况下，即便是单点接地也会造成电容产生较大充放电电流，并对继电器产生冲击作用，导致继电器发生瞬间误动。
（2）正接地影响
正极接地事故所造成危害最严重是会导致保护设备及自动设备的非正常运行，发生误动的现象，由于一般跳合闸和继电器接口都是同一电源负极相接，如果正极出现接地的故障就会导致自动设备装置的运行不正常。
（3）负接地影响
直流电源负极与地面接触时，形成负极接地。负极接地与正极接地存在显著区别，电源负极接地时会使跳闸线圈出现短路。而跳闸线圈出现短路就会降低电力系统的电力感知能力，使相关元件失去原本的作用，系统也无法对元件故障进行准确判别。上述情况下，由于继电器无法判断元件是否存在故障，便会拒绝触发，相关设备也就无法得到正常保护。
结论
综合来看，变电站直流系统接地对继电保护会产生多方面影响。为保证继电保护装置充分发挥作用，需结合实际运行环境及装置状态，采取针对性措施进行有效防范，避免直流接地，为电力系统运行提供一个良好环境
参考文献：
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［２］江道灼，郑欢直流配电网研究现状与展望［J］．电力系统自动化，２０１２．
［3］张永生，胡旭东，王伟，等变电站直流系统接地故障分析[J]．电力安全技术，2012。
论文作者:付永林
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/9
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