0引言回转式空气预热器
系统发生一点接地系统仍能继续维持运行，但应立即报警、尽快消除，否则再发生一点接地就会形成两点接地，很有可能造成保护装置误动、拒动，或直流系统短路等故障。 随着变电站规模的扩大、变电容量的增加、站内电子设备的大量使用等因素，使得发电厂和变电站直流系统正负母线对地电容量的大量增加，随之给电网带来“直流系统一点接地引起保护装置误动”的频繁发生。干涉光刻
该文通过对一起因直流系统一点接地引起的事故进行分析，研究了直流一点接地引起动作发生的机理，并提出了解决措施。
1概况
2011年5月10日14时28分，220kV TC 变电站2
号主变高压侧202开关跳闸，102、902开关未跳，后台机无任何保护动作信息。15：13在检查2号主变无异常后TC 变2号主变恢复正常运行。国网江西省电力科学研究院专业技术人员赶赴现场会同当地供电公司及保护、开关生产厂家技术人员于5月12日退出2 号主变，对TC 变202开关动作情况进行检查。
事发前后处理经过如下：
1）14：33监控中心汇报：14：28TC 变2号主变202开关跳闸，102、902开关未跳，后台机无任何保护动作信息，3号主变过负荷。
2）14：45经转移负荷后3号主变约接带14.5万kW。3）15：13在检查2号主变无异常后TC 变2号主变恢复正常运行。
2原因分析
2.1现场继电保护动作情况分析
2号主变高压侧操作箱显示开关变位，分位绿灯亮，2号主变测控屏高压侧202开关绿灯亮；中、低压侧开关未变位。
从保护、故障录波装置启动记录波形等相关信息分析，该主变双套保护装置（CSC-326，北京四方）除启动信息外无任何保护动作信息；主变故障录波器显示无任何外部故障电流，220kVI、II 母线电压正常，可排除外部系统故障引起跳闸。根据SOE 记录时间，主变保护启动时间晚于202开关跳闸时间，时间间隔几个毫秒，可以推断该主变启动记录是由开关变位引起，主变双套保护启动行为正常。
根据事发时现场保护、故障录波器启动录波数
作者简介：
邹进（1978-），男，硕士，高级工程师，研究方向为继电保护。
摘要：通过对一起因直流系统一点接地引起的事故进行了分析，研究了直流一点接地引起动作发生的机理。指
出如果直流系统中分布电容达到一定数量级时将有可能在直流一点接地的情况下通过电容放电使继电器动作。最后提出了通过增加继电器抗干扰能力、对直流绝缘监测装置进行改造等措施来避免此类事故的发生。关键词：一点接地；分布电容；直流绝缘监测装置；继电器中图分类号：TM77
文献标志码：B
一起因直流一点接地而导致的跳闸事件分析
邹进1，刘德雄1，周宁1，曹凤香1，蔡建辉2
（1.国网江西省电力科学研究院，江西南昌330096；2.国网鹰潭供电公司，江西鹰潭360600）
据，202开关操作箱动作信号及监控系统后台报文，重点对202开关本体、直流系统绝缘监测装置、202开关跳闸回路进行检查。
2.2断路器检查试验情况
2号主变高压202开关型号为LTB245E1-3P，生产厂家北京ABB开关厂，厂家人员对该开关进行了断路器有关试验，整体分闸回路绝缘检测符合要求，分闸线圈动作电压为分闸线圈一68V，分闸线圈二80V；就地分合闸试验正常，断路器满足要求。通过对断路器本体的试验，基本可排除由于开关本体原因造成的偷跳。
2.3直流系统绝缘监测装置检查
根据TC变监控后台相关报文，在202开关跳闸时间附近，有直流接地的报警信息，因此对直流系统绝缘监测装置进行了相关检查，检查情况如下：检查TC变直流系统绝缘监测装置历史记录，无5月10日开关跳闸当天接地报警记录，但监控系统有接地告警信息。
经现场模拟瞬间接地、较短时间接地和长时间接地故障，发现该绝缘监测装置固定30s进行一次巡检。当模拟接地故障，若装置尚未巡检到故障点前接地即消失，装置和监控系统均无报文；当装置第一次巡检至故障点时，现场装置即发出告警音响，同时向监控系统发出告警信息，但本装置不生成报警历史记录信息，若再经一个巡检周期后，确认接地故障，本装置方才生成报警历史记录信息。
由于保护装置发到监控后台的信号的记录时间是GPS对时时间，而直流系统绝缘监测装置报警时间是监控后台计算机时间，监控后台计算机时间比GPS 对时时间约慢两分多钟，由此大致推算出直流接地报警时间约为202开关跳闸左右，而监控装置发出告警信号的时间与发生接地时绝缘监测装置巡检状况有关，因此难以准确确定实际发生直流接地时间与202开关跳闸时间关系，但能够确定直流接地发生在202开关跳闸时间附近。
绝缘监测装置测量精度检查：
试验正、负母电压经24号直流空气断路器（备用断路器）接出，Ⅰ段正母电压经26kΩ接地电阻接地，绝缘监测装置显示数据如下：
U m1218.0V R+147.0kΩ
香肠和扇贝插在一起翻译英文U g1145.0V R-199.9kΩ
U m2219.1V R+247.1kΩ
U g1145.4V R-299.9kΩ
注：U m1、U m2分别为直流Ⅰ、Ⅱ母正负之间电压；U g1、U g2分别为直流Ⅰ、Ⅱ母负母对地电压（正
常为110V）；R+1、R+2分别为直流Ⅰ、Ⅱ母正母对地绝缘电阻；R-1、R-2分别为直流Ⅰ、Ⅱ母负母对地绝缘电阻。
在对直流系统绝缘监测装置检查过程中发现，模拟Ⅰ段正母电压经接地电阻接地时，Ⅰ段正母线绝缘电阻与Ⅱ段正母线绝缘电阻同时下降、Ⅰ段负母线对地电压与Ⅱ段负母线对地电压同时上升。说明直流Ⅰ段母线与Ⅱ段母线存在环网[1]。
2.4开关跳闸回路检查
根据图1所示，202开关跳闸的相关启动接点有手跳接点STJ1、主变保护及220kV母差保护跳闸接点（图中4D52端子）、跳闸保持接点TBJ。
图12号主变202开关跳闸回路原理图
根据2号主变开关跳闸回路原理，主要进行了以下试验分析。
1）202开关传动试验。泄洪闸
A、B套保护传动试验动作正常，202开关动作正确。
根据保护装置开关传动试验分析，当保护装置动作跳闸时，202开关操作箱跳闸信号灯点亮，监控系统除“断路器分位”等信号外，还发出“跳闸线圈跳闸”信号。而当时202开关操作箱无跳闸信号灯亮，监控系统也无“跳闸线圈跳闸”信号，可排除主变保护及母差动作跳202开关。
模拟手动断开202开关，202开关动作正确。
根据以上试验，手跳继电器试验正常，且手动跳闸监控系统会有相关记录，故可排除开关跳闸由操作人员误发分闸命令引起。
2）跳闸回路接线及绝缘。
2号主变保护相关接线符合反措要求，跳闸回
路、正电源、负电源之间无紧密相连现象，用摇表对有
关跳闸回路进行绝缘测试均满足要求。
3）操作箱（JFZ-13T，北京四方）、插件及有关继电器检查。
操作箱各插件外观正常，无明显放电现象。手跳继电器（STJ ）动作电压约为134V，跳闸保持继电器（TBJ ）动作电流约为0.35A。
4）模拟直流一点接地时开关动作情况检查。结合当天202开关跳闸前后监控系统有直流瞬间接地信息报文，在202开关操作箱跳闸输入（4D52）端子进行了多次模拟接地，试验结果证明跳闸输入（4D52）端子直流一点接地会导致202开关跳闸[2]，且操作箱信号灯和监控系统SOE信息反映与当时开关跳闸信息一致。
由于此时开关动作信号及监控系统SOE 信息反映与当时开关跳闸信息一致，试验人员对模拟直流一点接地时断路器跳闸回路进行了相关录波。
5）模拟直流一点接地时断路器跳闸回路相关录波。
在试验中对202开关操作机构跳闸回路两端电压、TBJ 继电器线圈和接点两端电压、开关跳闸位置接点进行了录波（见图2）。
图2模拟直流一点接地202开关跳闸回路电压录波图
录波图反映，当202开关操作箱跳闸输入（4D52）端子处一点接地短路时，由于直流母线对地电容的存在，跳闸回路中有按指数衰减的电容电压，其峰值为109V，时间常数约3.012ms，Uτ=40.103V 。
如图3所示，继电器或光耦正电源端发生接地故障，将通过直流系统对地电容C ＋、C －、绝缘电阻R ＋、R －以及绝缘检测装置内设的桥电阻R 1、R2放电，在被控制回路J （中间继电器或光耦），产生电压V J 。
电容放电引起TBJ 动作，自保持接点闭合沟通跳闸回路造成开关跳闸（电容放电引起开关跳闸如图4
所示）[3]
。经核实202开关操作机构跳闸线圈电阻为
109Ω，而跳闸回路中TBJ、TXJ 线圈及跳闸电缆阻值约为3Ω，Uτ=40.103V，则此时跳闸回路流过电流约为0.361A。根据时间常数及跳闸回路电阻计算，直流母线对地电容约为29μF。
图3控制回路正电源端接地图
针对以上情况，经与厂家技术人员共同分析，引起TBJ动作的原因是电容放电，电流达到202开关操作箱跳闸保持继电器（TBJ ）电流启动线圈动作值。现场更换在TBJ继电器两端并接分流电阻的新出口插件。更换后，进行同样的模拟试验，同时对2号主变202开关跳闸回路电压进行了录波，录波图见图5。可见，跳闸保持继电器（TBJ ）未动作，现场202开关未跳闸。
图4跳闸输入接点一点接地电容放电引起开关跳闸示意
图5更换操作箱出口板后，模拟单点接地时202开关跳闸回
路电压录波图
经咨询保护厂家研发人员，新更换的出口插件与原插件之间的区别就是在TBJ 继电器两端并接了一个分流电阻，分流电阻的阻值约为4Ω，TBJ 继电器线圈阻值约为1Ω。根据以上数据分析，并接分流电阻后，由于并联电阻的分流作用，当跳闸回路流过同样大小电流时，流过TBJ 继电器的电流将减少约25%，
因此相当于抬高了TBJ
继电器的动作门槛。由
于直流母线对地电分布电容数值是固定的，且原插件TBJ继电器处于动作临界值，更换插件后将不足以使新TBJ继电器动作沟通跳闸回路。根据202开关操作机构跳闸回路阻值计算，202开关机构跳闸电流约为2A，更换后的TBJ继电器动作电流能够满足小于额定跳闸电流50%的反措要求。
模拟2号主变A、B套保护及手动跳闸对202开关进行传动试验，202开关可以正常跳闸。
3事件后续处理情况
根据国网江西省电力公司的要求，省电科院对220kV TC变及YH变直流母线对地电容进行了现场检测。TC变退出绝缘监测装置直流Ⅰ母对地电容21.9μF，直流Ⅱ母对地电容22.0μF。YH变退出绝缘监测装置直流Ⅰ母对地电容17.0μF，直流Ⅱ母对地电容16.2μF。从检测数据分析，TC变直流母线对地电容在绝缘监测装置退出的情况下达到了22.0μF，与根据现场录波计算出的直流母线对地电容值接近。
当地供电公司按要求开展了TC变各厂家元件对地电容的收集工作，目前，TC变所有接入直流二次回路设备元件对地电容数据尚未收集齐全，相关电容理论计算尚未完成，还需进一步进行。
由于本事故发生于2011年，文献[4]尚未出台。该标准认为：要使直流一点接地引起保护出口继电器误动，必须满足三个条件：
1）保护出口继电器线圈正电源侧发生接地；
2）当直流系统正负母线对地电容达到一定数量级时；
3）在保护出口继电器线圈正电源侧未发生接地之前，直流系统正极对地绝缘电阻降低，负极对地电压已达到保护出口继电器动作电压。
三个条件当中的直流系统对地电容，从目前的技术和管理手段暂时是无法避免和消除的；直流系统保护出口继电器线圈正电源侧一端接地，也是无法避免和消除的。
三个条件当中两个条件是无法避免和消除的，剩下的只有直流系统负母线对地电压不超过保护出口继电器动作电压这唯一的因素。
如何规范直流绝缘监测装置检测原理，电路结构，平衡桥检测桥及元器件相关参数的选择与配合，使直流绝缘监测装置在各种运行工况和绝缘检测过程中、系统正负母线对地电压的压差绝对值不超过额定电压的10%，即直流系统负极（母线）对地电压不超过额定电压的0.55倍或额定电压的55%。文献[5]认为，通过合理的选择直流绝缘监测装置的平衡桥和检测桥的阻值可以避免第三个条件的发生，从而有效避免直流一点接地引起误动情况的发生。具体为：针对220V直流系统，建议平衡桥设计为30kΩ，检测桥为150kΩ；110V直流系统，平衡桥设计为15kΩ，检测桥为75kΩ。
4结论和建议
1）202开关跳闸原因是由于在跳闸回路发生一点接地时TC变直流母线对地电容较大，流过202开关跳闸回路电流达到开关操作箱TBJ继电器动作电流值，造成开关跳闸。现更换新插件后正常。
2）建议当地供电公司对同厂家同型号开关操作箱TBJ继电器进行排查，防止出现类似事故。
3）TC变直流系统存在环网现象，建议尽快对直流环网供电问题进行整改。
4）应对直流绝缘监测装置进行改造，使之在各种运行工况和绝缘检测过程中、系统正负母线对地电
压的压差绝对值不超过额定电压的10%，即直流系统负极（母线）对地电压不超过额定电压的0.55倍或额定电压的55%。从而将有效避免直流一点接地引起误动情况的发生。
参考文献：
电热丝打火机[1]张清海.发电厂直流系统引起开关误跳的综合分析[D].北
京：华北电力大学硕士学位论文，2012.
[2]任东红，樊树根.直流电源系统接地引起保护误动作的分析
及对策[J].供用电，2011，28（3）：39-45.
[3]吴剑鸣，严正.控制电缆的分布电容对继电保护的影响及防
范措施[J].电力自动化设备，2007，27（11）：115-118.
[4]中国电力企业联合会.DL/T1392-2014直流电源系统绝缘监
测装置技术条件[S].北京：国家能源局，2014.
[5]国家电网公司运维检修部.Q/GDW1969-2013，变电站直流
系统绝缘监测装置技术规范[S].北京：国家电网公司，2014.
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