摘要：目前，在发电厂及变电站的控制回路、继电保护装置及其出口回路、信号回路，均采用直流电源供电。当发生直流系统发生故障时，将对整个厂站内二次设备的运行造成严重影响。本文通过一起特殊的直流接地故障出发，探讨该类缺陷的处理方法及需要注意的问题。
关键词：直流接地、绝缘监测
1 直流系统绝缘监测装置原理
直流绝缘监测装置是根据电桥平衡原理构成的，其原理如下图所示。
图1中，直流系统正、负两极对地的绝缘电阻R3=R4，装置内电阻R1=R2。因此，在R1、R2、R3、R4构成的电桥中，R1*R4=R2*R3，电桥平衡，中点O对地电压为0V，正极对地电压为+110V，负极对地电压为-110V。
图1 直流绝缘监测装置原理示意图
当正极或负极的对地绝缘电阻降低，或直接接地时，将会破坏此电桥的平衡，使中点电位不等于0V。当绝缘监测装置采集的正、负极电压发生变化，或者两极对地绝缘电阻值降低到定值时，发出直流系统接地告警。
2 缺陷概述
2.1 缺陷发生前运行方式
我局某220kV变电站内采用两套直流系统，其中1号直流系统绝缘监测装置为广东仟顺电子设备有限公司生产的QDA-200C型装置，2号直流系统采用同厂家的QDA-300型装置，缺陷发生前两套直流系统联络开关处于分闸状态，两套系统分列运行。
2.2 事件经过
2017年07月03日，某变电站主控室内1号绝缘监测装置发“直流系统接地”告警，于是保护班工作人员马上对该告警进行勘察。
先用万用表测试直流母线电压，发现正极对地为+108V，负极对地为-110V，电压正常，从两极电压来看并无直流接地现像，而后查看1号绝缘监测装置内部报告，发现直流母线正极、负极对地电阻偏低，仅为18kΩ左右。初步分析，直流系统并没有直接接地，而是因为某种原因降低了母线对地绝缘电阻。
3问题处理
3.1 装置报文分析
继续调查装置内报文，接地支路选线为#11与#17支路，着重对这两条支路进行调查。工作人员发现1号直流系统馈线屏上#17支路名称为“35kVⅡ段控制电源Ⅰ”，2号直流系统馈线屏上#17支路名称为“35kVⅡ段控制电源Ⅱ”。查看2号直流系统绝缘监测装置，发现该装置在之前也发生过相同告警，但是已经复归。
鉴于35kV电力设备的一套保护装置一般是单一控制回路，不存在Ⅰ、Ⅱ路电源的情况，根据现场电压正常的情况，工作人员初步判断为1、2号直流系统在#17支路处并列运行。
3.2 缺陷原因确认
为进一步确定缺陷产生原因，证实之前的判断，人工调整并观察两套直流系统充电机所输出负荷情况。1号直流系统负荷为4.3A，2号直流系统负荷为9.1A，降低2号系统充电机电压后，1号直流系统负荷升高为5.3A，2号直流系统负荷降低至8.2A。
正常情况下两套直流系统是分列运行的，调低某一套直流充电机的电压并不会对负荷电流产生影响，而实际情况是造成了负荷的转移，于是判断为直流系统没有发生直接接地，而是两套直流系统在某处发生并列运行。
3.3 缺陷位置查找及缺陷消除
根据以上判断寻找故障地点，对1、2号馈线屏上#17支路进行详细调查。该支路所提供的是35kVⅡ段配电室中的装置控制电源，在220kV#2主变35kV侧302断路器配电柜中的控制母线上，工作人员发现两套直流系统在此并列。
确认了缺陷位置及原因以后，运行人员断开2号馈线屏上#17支路空气开关，使两套直流系统分列运行。此时1号直流系统绝缘监测装置告警消除，直流母线对地绝缘阻值升高到200kΩ以上，缺陷消除。
该缺陷产生的原理如图2，1QK17为35kVⅡ段控制电源Ⅰ空气开关，位于1号直流系统馈线屏、 2QK17为35kVⅡ段控制电源Ⅱ空气开关，位于2号直流系统馈线屏。因为两套系统正极、负极均通过1QK17、2QK17空气开关并列，虽然没有破坏电桥的平衡，但降低了正、负极的对地绝缘电阻，并且#17支路的电流在该回路内不满足基尔霍夫电流定律，使绝缘监测装置发出“直流系统接地”告警。
图2 缺陷产生原理图
4 问题的反思
4.1 直流系统并列运行的危害
两套直流系统并列运行时，由于两套系统电压并不完全相同，其中一套直流蓄电池组可能会成为另外一套蓄电池组的负荷，在两组电池中产生环流，对蓄电池造成损害，严重影响蓄电池的寿命；并列时，对原本的平衡桥电阻造成干扰，对正常的直流系统接地选线造成影响，所以两套直流系统不宜并列运行。
4.2 防范措施
本次发现的问题自该支路运行至今一直存在，反映出在之前的设计、施工、验收环节均存在一定的问题。在今后的验收工作中，应该重视对直流回路的检查，观察直流绝缘监测装置的采样情况及负荷电流分布情况，排除两套直流系统并列运行的可能，以免留下安全隐患。
参考文献
[1]广东仟顺电子设备有限公司，QDA-200系列直流接地告警与选线装置使用说明书
作者简介
彭少丹，1991年生，男，现工作单位云南电网公司红河供电局变电站管理所，职称助理工程师，继电保护专业。
论文作者:彭少丹
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/29
标签：系统论文; 装置论文; 两套论文; 支路论文; 缺陷论文; 负极论文; 电压论文; 《电力设备》2017年第24期论文;