摘要：500kV××变电站在日常的监视运维工作中，发现后台告警，#2直流系统接地故障。现场运行人员立即到35kV保护小室进行查看，判断是正极接地。然后看到故障点在52保护小室，遂到达52保护小室220V#2直流系统馈线屏，最终确认是5552断路器测控装置遥信电源故障。本文根据现场监视后台信号、保护原理图纸和现场情况，介绍了直流系统的原理以及分析发“直流接地”信号的原因和过程，并提出了针对性的防范措施和整改建议。
关键字：直流系统；测控装置；遥信电源；直流接地
0 引言
直流电源作为电力系统的重要组成部分，为一些重要常规负荷、继电保护及自动装置、远动通讯装置提供不间断供电电源，并提供事故照明电源。
直流系统发生一点接地，不会产生短路电流，则可继续运行。但是必须及时查找接地点并尽快消除接地故障，否则当发生另一点接地时，就有可能引起信号装置、继电保护及自动装置、断路器的误动作或拒绝动作，有可能造成直流电源短路，引起熔断器熔断，或快分电源开关断开，使设备失去操作电源，引发电力系统严重故障乃至事故。
因此，不允许直流系统在一点接地情况下长时间运行，必须加强在线监测，迅速查找并排除接地故障，杜绝因直流系统接地而引起的电力系统故障。
针对上述问题，本文通过分析一起绝缘皮破损引起的直流接地异常事件，结合现场监视后台信号、保护原理图纸和现场情况，分析了直流接地产生的原因，以及发生异常的主要因素。同时结合电力检修工作，从安全措施和技术措施两方面提出了避免该工况下直流接地引起保护运行异常的改进措施与建议。
1 异常过程
2019年5月17日15:59，监控后台机报警，#2直流系统接地故障报警。现场运行人员立即到35kV保护小室进行查看，判断是在52保护小室且为正极接地
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图1-1 #2直流系统接地“运行异常”信号
然后看到故障点在52保护小室，遂到达52保护小室220V#2直流系统馈线屏，如图3-1所示，看到是8#之路，最终确认是5552断路器测控装置遥信电源故障：
2 直流系统概述
直流系统的用途：广泛应用于水力、 火力发电厂，各类变电站和其它使用直流设备的用户(如发电厂、变电站、配电站、石化、钢铁、电气化铁路、房地产等)，为信号设备、保护、自动装置、事故照明及断路器分、合闸操作提供直流电源，它也同样广泛的应用于通信部门、计算机房、医院、矿井、宾馆，以及高层建筑的可靠应急电源，用途十分广泛。还有直流系统的心脏是蓄电池，对蓄电池进行科学的维护是直流系统的核心工作。
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图3-1
2.1 直流系统基本原理框图
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2.2 直流系统基本原理概述
直流操作电源系统主要由交流配电单元、充电模块、直流馈电、集中监控单元、绝缘监测单元、降压单元和蓄电池组等部分组成。
两路交流输入经交流配电单元选择其中一路交流输入提供给充电模块；充电模块输出稳定的直流，一方面对蓄电池组补充充电和提供合闸输出，另外通过降压单元提供控制输出，为负载提供正常的工作电流；绝缘监测单元可在线监测直流母线和各支路的对地绝缘状况；集中监控单元可实现对交流配电单元、充电模块、直流馈电、绝缘监测单元、直流母线和蓄电池组等运行参数的采集与各单元的控制和管理，并可通过远程接口接受后台操作员的监控。
充电机电源模块（高频开关电源）通过充电机控制线可并列运行也可单独运行。正常运行时蓄电池组通过蓄电池组熔断器（蓄电池组空气开关）并联在充电机输出电源上浮充运行。
2.3 直流系统监控特性
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3 直流接地异常原因分析
3.1 直流接地异常可能情况
1. 雷雨季节，室外端子箱或机构箱内潮湿积水导致直流二次回路中的正电源或负电源对地绝缘电阻下降，严重者可能到零，从而形成接地。
2. 部分型号手车开关的可动部分与固定部分的连接插头或插座缺少可靠的绝缘隔离措施，手车来回移动导致其中导线破损，从而使直流回路与开关金属部分相接触，从而导致接地。
3. 部分直流系统已运行多年，二次设备绝缘老化、破损，极易出现接地现象。
4. 因施工工艺不严格，造成直流回路出现裸线、线头接触柜体等，引起接地。
3.2 直流操作电源说明书“保护与报警”情况
表3-1 直流操作电源“保护与报警”情况列表
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3.3 “直流接地异常”情况原因判定及处理
保护人员到达现场，利用直流接地查找仪，从5552断路器测控屏出线开始卡线查找，最终达到端子箱，发现故障线之后，用万用表进行确认，测量线头上的对地电位，一端是110V，然后打开机构箱对应的电缆线，发现对地电位仍为110V，说明接地解除，恢复正常。
遥信电源的作用是判断开关、刀闸的分合情况，由此可以初步判断是在端子箱和机构箱之间接地，利用直流接地查找仪在5552断路器端子箱找到是电缆180（1）故障，然后查看蓝图，发现是5552间隔B相故障。（注：500kV #4（#5）串中断路器42（52）WDL端子箱二次接线安装图）
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又根据现场情况，55531、55522隔离开关操作电源遥信回路是共用一条电源线，先后打开55522、55531隔离开关B相机构箱进行电位测量，发现55522隔离开关B相机构箱电位正常，但是故障信号依然存在；当测量55531隔离开关B相机构箱对应电缆电位正常，此时故障信号也消失。说明故障点在55531隔离开关B相机构箱，查找后发现电缆线与机构箱摩擦破损，打开机构箱侧盖后，与电缆线的压力释放，接地点与机构箱金属部分脱离，故恢复正常：
保护人员用绝缘胶带封装起来，处理完毕。
4直流接地查找仪的运用
直流接地故障查找仪，能够适用于任何电压等级的直流系统，配备了高精度的检测钳表，通过对多种信号的高效处理大大提高了检测范围与抗干扰能力。直流系统接地是一种易发生且对电力系统危害较大的故障。直流系统正极接地，可能造成继电保护误动，因为跳闸线圈接直流电源负极，系统再有一点接地或绝缘不良，可能引起保护误动；直流系统负极接地，系统再有一点接地或绝缘不良，可将跳闸回路或合闸回路短路，造成保护拒动，此时系统发生故障，保护的拒动必然导致系统事故扩大，同时还可能烧坏继电器的触点或烧保险。
便携式直流接地查找仪，能够适用于任何电压等级的直流系统，配备了高精度的检测钳表，通过对多种信号的高效处理大大提高了检测范围与抗干扰能力；采用了先进计算方法和模糊控制理论，将被检测支路的绝缘程度以绝缘指数及波形的形式表示出来，充分体现了人工智能的优越性；对于接地点位置的断定，它们更是拥有准确的判断力，每次检测都能够指出接地点位置相对检测点的方向，从而快速、准确地实现环路接地检测。除此之外，用户可以根据自身系统需要在绝缘告警门限值范围内订制合适的绝缘告警门限值的设备，用户只需要将钳表上的档位与检测器上的量程对应起来就能实现直流接地的检测或者是绝缘程度的分析。
不仅重点解决了直流系统间接接地、非金属接地、环路接地、正负同时接地、正负平衡接地、多点接地等疑难故障的准确检测，并且还能准确的显示系统电压、对地电压、接地阻值，真正解决了运行及检修人员的后顾之忧。
本装置以系统安全为首要前提，按行业标准的最高要求，以可靠的低频信号方式进行检测，并在现场进行了大量的实际应用，对系统无任何影响。
5 直流接地异常预防措施
(1)运行维护单位应定期进行防雨、防潮、防异物的日常检查工作，发现问题及时消除。阴雨天气时应加大设备的检查次数，并重点检查易发生接地的重点部位，发现受潮或进水应立即处理。
(2)施工单位在施工过程中应严格控制施工质量和工艺，并对回路进行检查测试, 尤其是进行绝缘试验。发生接地后及时更换损伤电缆。
(3)施工单位在回路改造时应仔细核实每一根线，不用的回路及时拆除，并在二次安全措施票和图纸中详细反映。加强管理，防止电缆绝缘层上出现看不见的刀伤。
(4)运行维护单位应定期对蓄电池室通风，并在蓄电池室采取有效的防潮措施。
(5)招标采购时严格把关，对质量不佳的产品坚决抵制，对运行时间长、元件老化严重的设备应及时更换。
发电厂及变电站直流接地故障现象非常普遍，直流系统接地防范对直流系统的安全运行极为重要，目前电力系统直流系统不但装设有先进的绝缘监察装置，而且有的还装设了计算机在线检测装置，能够准确判断故障线路和接地电阻值，但具体接地点的查找和故障排除还离不开人为操作。要不断提高认识，总结经验，掌握直流接地故障发生的规律、查找措施得当，有效地查处接地，解决直流接地故障点的查找问题，防范接地，以保证设备的健康运行，确保电厂及电网稳定运行。
6 结语
本文从一起直流接地异常中展开思考，对后台发“#2直流系统接地”的原因及预控措施进行了浅析。为保证直流系统可靠且不再发生类似情况，必须根据实际情况选择合适的预控措施，在发运行异常过后一定要分析其原因，并选择相应的预防措施，将保护误动的风险将至最低，为保证供电可靠性提供保障。
参考文献
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[4] 王显平，发电厂、变电站二次系统及继电保护测试技术，中国电力出版社，2006.
作者简介：
朱小超，性别：男，出生日期：1996年3月16日，籍贯：云南泸西，民族：汉族，单位：云南电网有限责任公司红河供电局、学历：大学本科、研究方向：电力系统及其自动化。
论文作者:朱小超,冯俊超,王开冉,王旭
论文发表刊物:《电力设备》2019年第24期
论文发表时间:2020/4/30