分析探讨220kV变电站一起直流系统特殊接地故障原因

　　1.故障经过

　　某220kV变电站在增容改造期间，新间隔傅家档Ⅱ回测控装置上电过程中，投入测控装置电源空开前，使用万用表检查直流正对地+108V，直流负对地-112V，直流系统电压正常。投入测控装置电源空开后，测控装置电源指示灯熄灭，同时直流系统绝缘监察装置告警，报文为：Ⅰ母负接地，Ⅱ母正接地，同时未显示故障支路。使用万用表测量：直流正对地电压为+86V，直流负对地电压为-85V;直流正负之间电压为171V，断开测控装置电源空开后直流接地消失。

　　2.故障原因分析

　　(1)测控装置电源插件故障

　　初步判断测控装置因电源插件损坏导致直流接地，采用替换法更换同型号测控装置电源插件后故障依然存在，因此可排除测控装置电源插件损坏导致直流接地的可能性。

　　(2)测控装置外部回路故障

　　测控装置由直流馈线屏馈线支路直接供电，断开测控装置电源空开后，直流母线Ⅰ、Ⅱ母接地消失。采用排除法检查所涉及相关外部二次线未发现绝缘降低等情况，排除因外部二次回路导致直流接地的可能性。

　　(3)直流Ⅰ母，Ⅱ母电源混接

　　根据国家电网反措要求，该220kV变电站直流系统为双电源配置，两组电源正常状态下分列运行，直流绝缘监察装置生产厂家为四川阿海法电器有限公司，型号为VAVJJ-64C，采用基于差流检测原理构成的绝缘监察装置。原理图如图1。

　　图 1绝缘监察装置原理图

　　正常情况下S1与S2合上，直流系统通过平衡电桥为直流系统建立一个零电位点，直流绝缘监察装置将每条馈线正负极一起穿入直流漏电流传感器。在无直流接地情况时，正负极导线电流相等、方向相反，无差流(图1实线方向指向)，所以传感器无感应电流。当接地时，产生差流IL。

　　根据直流系统直流绝缘监察装置报警报文及万用表测量电压数据判断，Ⅰ母、Ⅱ母直流电源混接可能性较大。正常情况下，直流系统Ⅰ段母线、Ⅱ段母线分列运行，假设测控装置正电源接在Ⅱ母，负电源接在Ⅰ母，投入电源开关后就会出现Ⅰ母负欠压、Ⅱ母正欠压的现象。出现这样的现象是因为测控装置负荷负电源接在Ⅰ母，正电源接在Ⅱ母，其与两组直流电源、接地点之间形成回路，相当于Ⅰ母正电与Ⅱ母负电被短接，所以一端对地电压拉低，另一端对地电压抬高，如图2 所示。

　　图2

　　如果直流Ⅰ母、Ⅱ母电源混接，测控装置负荷电阻RL正接直流Ⅱ母、负接直流Ⅰ母，如图 2所示，正常情况下，直流Ⅰ段、Ⅱ段通过接地点不能形成回路，但Ⅰ母正与Ⅱ母负之间接上电阻，就可通过地网之间形成回路。

　　利用电路叠加原理进行分析计算，直流系统平衡电桥电阻为 R=30kΩ，U=220V，正对地电压为UB=86V，负对地电压 UA=-85V，正负之间电压为 171V，可以计算出 IL为1.67mA，RL为 102kΩ。

　　直流绝缘监测装置定值为：差电流 I>4.0mA、绝缘电阻R<25kΩ，判支路直流接地。由于IL=1.67mA，小于差电流判据4.0mA，根据直流绝缘监测装置接地绝缘电阻计算工式算得 RL为 41 KΩ，大于绝缘电阻判据25 KΩ，所以直流绝缘监察装置没有选出故障支路，符合计算结果。

　　3.故障点查找

　　经过仔细核对，发现测控屏GD端子厂家配线与原理图不符，使傅Ⅱ回线测控电源与傅Ⅰ回线测控电源混接。按图纸设计，傅Ⅱ回线测控装置电源接直流 Ⅱ母，傅Ⅰ回线测控装置电源接直流Ⅰ母。由于厂家配线错误，造成傅Ⅱ回线测控负电源接直流Ⅰ母负，正接直流Ⅱ母正，所以投入电源空开直流Ⅰ、Ⅱ母串联后，出现直流Ⅰ、Ⅱ母直流监测装置同时接地的现象。

　　4.结语

　　发电厂和变电所的直流系统是控制、保护和信号的工作电源，直流系统的安全、连续、稳定运行对保障电力系统的安全运行起着至关重要的作用。直流系统作为不接地系统，如果一点及以上接地，可能引起保护及自动装置误动、拒动，从而造成重大设备事故。因此，当发生直流一点及以上接地时，应在保证直流系统正常供电情况下准确排除故障。

　　直流母线间直流电源混接现象导致的直流异常现象与实际接地现象相似，但并不是真正的直流绝缘破坏，是一种特殊的直流接地故障，具有以下特征：直流绝缘监测装置报警，分列运行的直流Ⅰ母、Ⅱ母同时接地;直流Ⅰ母、Ⅱ母一条直流母线为正接地，别一条直流母线为负接地。此种直流电源混接情况的差电流很小，测得接地电阻会很大，若基于差电流检测原理的直流绝缘监察装置，只有串联两段母线负荷电阻 RL<25kΩ，差电流 IL>4.0mA，直流绝缘监察装置才会选出故障支路;若基于低频注入原理的直流绝缘监察装置，因直流系统绝缘并没有破坏，低频电流与地形成不了回路，无法定位接地支路，故无法检测出故障。

　　变电站直流系统接地故障种类较多，原因众多，作为二次工作人员，为了能迅速排除直流接地故障，应该熟悉直流系统设备情况和二次回路，并加强日常技术经验积累。