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摘要：变电站直流系统对于保护的正确动作至关重要，但是“直流接地”中央信号的发出并非意味着真正的直流系统接地。本文分析了一种直流系统不同蓄电池组间的相互干扰对直流绝缘监视系统的影响，并对此假直流接地现象给出了合理的解释。
关键词：直流接地；绝缘监测；直流系统
作者简介：靳智毅（1984-），重庆人，长寿供电局基建部，助理工程师；石孝文（1966-），重庆人，长寿供电局副局长，高级工程师。（重庆
401220）
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）06-0158-02
变电站的直流系统用作自动控制、继电保护、信号和高压断路器操作机构等装置的持续供电。此系统正、负极对地都是绝缘的，当正极或负极发生一点接地时，不构成回路，不影响负荷的正常运行。但是如果再发生另一处接地，就有可能造成正负极金属性短路或者短接跳合闸线圈、控制开关、继电器动合触点，进而引发电力系统的重大事故。因此，大多数变电站装设有直流绝缘监测装置，用来监视直流系统的接地故障以及确定接地支路。
本文介绍了一座变电站直流系統发“直流接地”中央信号后，我们进行故障查找和分析的过程，提供一些经验和教训供变电站运行参考。当直流系统发出“直流接地”中央信号时，并不一定就是真正发生了直流接地，还需进行检查判别。
一、故障经过
220kV涪陵变电站是重庆市电力公司按照直流电源双配置设计建设的少人值守变电站。近期，该站的一个110kV出线新间隔——涪酒线#170，进行了新安装调试工作。该回路的保护和测控分离，直流系统如图1所示。
在完成该回路继电保护整组试验后，两套直流网络的绝缘监察装置突然同时报“直流接地”故障，直流接地自动选线装置显示，发生接地的回路是#170操作电源回路。测量#1直流电源网络的正对地电压为190V，负对地电压为-30V。由于当天是阴雨天气，因此怀疑是户外的#170涪酒线端子箱处发生了接地。于是，我们首先断开操作电源，在端子箱处拆开操作电源的正极与负极，然后用500V绝缘摇表分别测量正负极之间的绝缘、正极对地绝缘和负极对地绝缘，测量值都在15MΩ以上（当天空气潮湿，适当放低绝缘标准），另外又单独测量正负极连接处的端子排对地绝缘，也在15MΩ以上。从测量结果分析，回路的绝缘良好，并非如我们事先想象中那样，由于天气原因，室外开关箱内端子排被雨水浸湿而引起直流接地。
断电后绝缘状况一切正常，但是给上#170回路的直流空开后，接地现象依旧存在。我们回到保护室，重新检查#170回路微机保护装置。从现场接线状况看，接入装置的装置电源、控制电源、信号电源（由#170远动测控屏提供，为正负110直流电）指示的位置均正确。于是，我们怀疑是微机保护插件内部出现了电源之间的互相干扰，但是在更换保护装置插件后，“直流接地”依然存在。此时却发现，在任意拆开操作电源的正极或者负极接线后，“直流接地”现象均消失。
以上奇怪现象发生的原因究竟何在？在对#170直流回路进行了细致检查后发现，“断路器位置监视”的公共端与#170远动测控屏的直流正极连接在了一起。按照直流运行的有关规定，不同网络直流电源的正、负极均不允许并联运行。所以，我们立即拆除了并联点，此时发现，所谓的“远动测控屏直流正极”事实上带负电，是由于施工方新安装过程中的失误造成的，在拆除并联点后直流系统恢复了正常。
二、原因分析
1.支路绝缘检测原理与故障原因
涪陵变电站110kV回路采用的直流绝缘监测及自动选线系统将每条支路或馈线的正负两极一起穿入直流漏电流传感器（见图2）。正常负荷电流对传感器来讲方向相反、数值相等，感应电流为零。当绝缘监测装置内的电子开关K1闭合K2断开时，测量所有支路正极的对地绝缘电阻。母线正极通过装置内高阻R1接地，与所有支路正极的接地电阻形成回路，当支路n上的漏电流传感器测得泄漏电流In时，代入公式（1），求该支路的正极对地电阻。
（1）
当K1断开K2闭合时，测量所有支路负极的对地绝缘电阻，将泄漏电流In代入公式（2），求支路n的负极对地电阻。
（2）
采用内含微处理器的数字化漏电流传感器，所有漏电流的计算可在传感器中同时进行，将各条回路的Rxn和Ryn进行比较，便可以监测出发生直流接地的回路。[1]
综上所述，回过头来再看以前#170回路直流回路的故障现象，就不觉得奇怪了。
当#170直流回路“断路器位置监视”的公共端与#170远动测控屏的直流负极连接在一起后，相当于使一组蓄电池组的正极与另外一组蓄电池组的负极发生了联系，从而在#170直流回路处产生了“到#170远动测控屏的分流”。按照公式(1)可以计算出Rx1偏小，从而使支路绝缘监测装置误发出“直流接地信号”。
2.故障建模与计算
#170回路发出“直流接地”故障时可以用以下电气原理图（见图3）模拟。
其中，U1、U2为两套互相独立的蓄电池组产生的电压，R1、R2构成#1直流系统的平衡电桥，R5为#1直流系统负载；R3、R4构成#2直流系统平衡电桥，R6为#2直流系统负载，Z为故障发生时两个独立直流系统之间的阻抗。
将图3进行化简可以得到图4，并假设R1=R2=R3=R4=30kΩ，R5=R6=40Ω（R1、R2、R3、R4为装置内部平衡电阻值，R5、R6为两套直流系统的负载，近似认为相等）。
由节点电压法分析可以得到：
把R1=R2=R3=R4=30kΩ，R5=R6=40Ω代入计算可得：
特别地：
（1）当两个直流系统相互绝缘，即时，可以推出：，此时为正常状况，万用表量出的值约为110V。
（2）当Z=0时，可以推出：，此时的V值由两个直流系统的电压差决定，时，测量值为正值，时测量值为负值。
三、结束语
本文所分析的直流接地虽然不是一种常规意义上的接地，但由于它打破了平衡电桥回路，致使直流接地监察装置发生动作，这会造成运行人员判断失误，而在此寄生回路的作用下，如恰逢二次回路正在工作，会发生不可预料的后果，可能引起继电保护及自动装置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。[2]为了预防上述现象的发生，要求:
（1）对现场回路连接情况要熟悉，有异常发生时，立刻停止工作，首先处理直流接地。
（2）特别注意，新建和扩建变电站验收时要仔细检查，看2组直流回路之间有无联系，2组电源不同时给，用万用表直流电压档依次测量2组直流电源对地电压应为110V。
（3）在查找处理接地故障时要严格遵守相关电气设备检修运行规程要求，并结合现场实际条件进行。禁止单人工作，禁止直流电源长时间停止运行（尤其在天气条件不允许的情况下），拆除、恢复各端子、各开关的时间应尽可能短。
参考文献：
[1]赵梦欣,等.直流电源柜的功能组件简介[J].中国电力教育,2008,(S3).
[2]何永华.发电厂及变电站的二次回路[M].北京:中国电力出版社,1997:29-38.
（责任编辑：麻剑飞）
关键词：直流接地；绝缘监测；直流系统
作者简介：靳智毅（1984-），重庆人，长寿供电局基建部，助理工程师；石孝文（1966-），重庆人，长寿供电局副局长，高级工程师。（重庆
401220）
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）06-0158-02
变电站的直流系统用作自动控制、继电保护、信号和高压断路器操作机构等装置的持续供电。此系统正、负极对地都是绝缘的，当正极或负极发生一点接地时，不构成回路，不影响负荷的正常运行。但是如果再发生另一处接地，就有可能造成正负极金属性短路或者短接跳合闸线圈、控制开关、继电器动合触点，进而引发电力系统的重大事故。因此，大多数变电站装设有直流绝缘监测装置，用来监视直流系统的接地故障以及确定接地支路。
本文介绍了一座变电站直流系統发“直流接地”中央信号后，我们进行故障查找和分析的过程，提供一些经验和教训供变电站运行参考。当直流系统发出“直流接地”中央信号时，并不一定就是真正发生了直流接地，还需进行检查判别。
一、故障经过
220kV涪陵变电站是重庆市电力公司按照直流电源双配置设计建设的少人值守变电站。近期，该站的一个110kV出线新间隔——涪酒线#170，进行了新安装调试工作。该回路的保护和测控分离，直流系统如图1所示。
在完成该回路继电保护整组试验后，两套直流网络的绝缘监察装置突然同时报“直流接地”故障，直流接地自动选线装置显示，发生接地的回路是#170操作电源回路。测量#1直流电源网络的正对地电压为190V，负对地电压为-30V。由于当天是阴雨天气，因此怀疑是户外的#170涪酒线端子箱处发生了接地。于是，我们首先断开操作电源，在端子箱处拆开操作电源的正极与负极，然后用500V绝缘摇表分别测量正负极之间的绝缘、正极对地绝缘和负极对地绝缘，测量值都在15MΩ以上（当天空气潮湿，适当放低绝缘标准），另外又单独测量正负极连接处的端子排对地绝缘，也在15MΩ以上。从测量结果分析，回路的绝缘良好，并非如我们事先想象中那样，由于天气原因，室外开关箱内端子排被雨水浸湿而引起直流接地。
断电后绝缘状况一切正常，但是给上#170回路的直流空开后，接地现象依旧存在。我们回到保护室，重新检查#170回路微机保护装置。从现场接线状况看，接入装置的装置电源、控制电源、信号电源（由#170远动测控屏提供，为正负110直流电）指示的位置均正确。于是，我们怀疑是微机保护插件内部出现了电源之间的互相干扰，但是在更换保护装置插件后，“直流接地”依然存在。此时却发现，在任意拆开操作电源的正极或者负极接线后，“直流接地”现象均消失。
以上奇怪现象发生的原因究竟何在？在对#170直流回路进行了细致检查后发现，“断路器位置监视”的公共端与#170远动测控屏的直流正极连接在了一起。按照直流运行的有关规定，不同网络直流电源的正、负极均不允许并联运行。所以，我们立即拆除了并联点，此时发现，所谓的“远动测控屏直流正极”事实上带负电，是由于施工方新安装过程中的失误造成的，在拆除并联点后直流系统恢复了正常。
二、原因分析
1.支路绝缘检测原理与故障原因
涪陵变电站110kV回路采用的直流绝缘监测及自动选线系统将每条支路或馈线的正负两极一起穿入直流漏电流传感器（见图2）。正常负荷电流对传感器来讲方向相反、数值相等，感应电流为零。当绝缘监测装置内的电子开关K1闭合K2断开时，测量所有支路正极的对地绝缘电阻。母线正极通过装置内高阻R1接地，与所有支路正极的接地电阻形成回路，当支路n上的漏电流传感器测得泄漏电流In时，代入公式（1），求该支路的正极对地电阻。
（1）
当K1断开K2闭合时，测量所有支路负极的对地绝缘电阻，将泄漏电流In代入公式（2），求支路n的负极对地电阻。
（2）
采用内含微处理器的数字化漏电流传感器，所有漏电流的计算可在传感器中同时进行，将各条回路的Rxn和Ryn进行比较，便可以监测出发生直流接地的回路。[1]
综上所述，回过头来再看以前#170回路直流回路的故障现象，就不觉得奇怪了。
当#170直流回路“断路器位置监视”的公共端与#170远动测控屏的直流负极连接在一起后，相当于使一组蓄电池组的正极与另外一组蓄电池组的负极发生了联系，从而在#170直流回路处产生了“到#170远动测控屏的分流”。按照公式(1)可以计算出Rx1偏小，从而使支路绝缘监测装置误发出“直流接地信号”。
2.故障建模与计算
#170回路发出“直流接地”故障时可以用以下电气原理图（见图3）模拟。
其中，U1、U2为两套互相独立的蓄电池组产生的电压，R1、R2构成#1直流系统的平衡电桥，R5为#1直流系统负载；R3、R4构成#2直流系统平衡电桥，R6为#2直流系统负载，Z为故障发生时两个独立直流系统之间的阻抗。
将图3进行化简可以得到图4，并假设R1=R2=R3=R4=30kΩ，R5=R6=40Ω（R1、R2、R3、R4为装置内部平衡电阻值，R5、R6为两套直流系统的负载，近似认为相等）。
由节点电压法分析可以得到：
把R1=R2=R3=R4=30kΩ，R5=R6=40Ω代入计算可得：
特别地：
（1）当两个直流系统相互绝缘，即时，可以推出：，此时为正常状况，万用表量出的值约为110V。
（2）当Z=0时，可以推出：，此时的V值由两个直流系统的电压差决定，时，测量值为正值，时测量值为负值。
三、结束语
本文所分析的直流接地虽然不是一种常规意义上的接地，但由于它打破了平衡电桥回路，致使直流接地监察装置发生动作，这会造成运行人员判断失误，而在此寄生回路的作用下，如恰逢二次回路正在工作，会发生不可预料的后果，可能引起继电保护及自动装置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。[2]为了预防上述现象的发生，要求:
（1）对现场回路连接情况要熟悉，有异常发生时，立刻停止工作，首先处理直流接地。
（2）特别注意，新建和扩建变电站验收时要仔细检查，看2组直流回路之间有无联系，2组电源不同时给，用万用表直流电压档依次测量2组直流电源对地电压应为110V。
（3）在查找处理接地故障时要严格遵守相关电气设备检修运行规程要求，并结合现场实际条件进行。禁止单人工作，禁止直流电源长时间停止运行（尤其在天气条件不允许的情况下），拆除、恢复各端子、各开关的时间应尽可能短。
参考文献：
[1]赵梦欣,等.直流电源柜的功能组件简介[J].中国电力教育,2008,(S3).
[2]何永华.发电厂及变电站的二次回路[M].北京:中国电力出版社,1997:29-38.
（责任编辑：麻剑飞）