摘 要：變電站直流系統的穩定運行對整個電網的安全運行至關重要，最常見的故障為直流接地，直流系統出現接地故障排除后即可恢復正常運行，一般不會出現反復接地，本文介紹了直流接地異常現象的查找處理過程及分析的理論依據，對異常現象給出了合理解釋，并指出必須重視產品選型及設備檢修質量管理。

1  引言
    變電站直流系統的穩定運行對繼電保護及自動裝置的可靠正確動作至關重要。對整個電網的安全運行起決定性作用，直流系統出現異常或故障，應盡快處理。一般情況下，直流接地故障是一個獨立的故障現象，取決于直流二次回路對地的絕緣水平。直流接地故障(即使是重復接地)排除后直流系統即可恢復正常運行，很少出現連續接地故障。在一次220KV變電站35KV的3516饋線開關檢修過程中發生了一次“直流母線接地故障”反復出現且受控于3516開關分合影響的異常現象。

2  起因及經過
    2002年11月29日該站一條35KV饋線(3516)發生BC相短路，電流保護I段動作切除故障后啟動重合閘裝置，但重合未成功(原因：重合過程中開關拒合燒壞合閘線圈，未實現重合指令。該開關為戶內少油式手車斷路器，配CD-10型電磁合閘機構)。14：30分我們組織檢修人員對開關機構進行檢修調試，對燒壞的合閘線圈進行更換處理， 16：30分事故搶修結束后在對3516開關進行分合試驗過程中，直流裝置及中央信號打出了“直流母線接地”的信號。直流系統異常現象出現后對直流母線接地故障先進行了處理。用UT-52型數字表直流1000V檔對直流母線電壓進行實測，結果：U=231V、U+=231V、U-=0V，得出了負極直接接地的結論。本著“先易后難、先次后主”的原則進行接地點查找：首先斷開3516的控制、保護、合閘電源，直流接地依舊，排除了3516單元直流回路存在接地的可能，當拉開“10KVⅠⅡ段保護信號電源”時“一套直流母線接地"故障消失，直流母線負極對地電壓上升為115V。進一步查找發現10千伏116電容器保護裝置內部電源負極絕緣降低(10KV饋線及電容器保護裝置型號MDM—B1C，該型號保護裝置曾多次出現過故障，運行極不穩定)。用數字表測得該裝置電源負對地電阻值247Ω，斷開裝置的直流電源后，直流系統恢復正常運行，我們認為直流系統接地故障已經排除。
    直流母線接地故障處理結束后，繼續進行3516開關的分合試驗，“奇怪”現象發生了，再次出現了“直流母線接地"的告警信號。此時懷疑3516控制單元確有問題，重點對3516單元進行全面檢查，數次拉合3516單元的控制、保護及合閘電源，均未發現異常情況，U=231.00V、U+=231.00V、U-=0.00V的測量數值未變，證明直流接地點在其他回路，再次排除了3516單元出問題的可能。進一步查找中發現10千伏115電容器保護裝置內部電源負極存在接地，斷開115保護裝置的電源后，"直流母線接地"信號消失，直流系統恢復正常運行(常理認為直流母線接地與3516開關操作無關)，與10千伏單元保護裝置直流接地怎么也聯系不起來。
    直流母線接地故障再次處理結束后，為了進一步核實“直流母線接地與3516開關分合試驗”無關，對3516開關又進行了一次分合操作，"直流母線接地" 現象再次發生。經查找：10KV的133饋線保護裝置內部又出現負接地，“不是巧合，有必然的聯系”，重新對3516開關直流控制回路進行了更詳細的檢查，最終得到了準確答案。
　　(1)測試方案
　　 1)為防止10千伏單元保護裝置再次損壞，在進行3516開關分合閘操作時短時將10KV保護信號電源斷開。
　　 2)在進行3516開關分合閘操作過程中，對直流母線：負對地、正對地的電壓進行嚴格監測，觀察其數值變化范圍。
　　 (2)測試結果
　　 合閘過程：直流母線電壓U=231V降為225V，U+：由116V降到0V又升到116V；U-：由115V上升到225V又降到115V。
    分閘過程：U=231V、U+=116V 、U-=115V數值保持不變。
    (3)結論
　　 1)從以上實測結果看：3516直流回路存在瞬時正極接地故障。
　　 2)接地點的理論確定，從3516開關直流控制回路(圖1)得到以下結論：

　　 ①、分閘線圈TQ、合閘接觸器HC及控制回路不存在接地點。
　　 ②、保護裝置及其操作箱不存在接地點。
　　 ③、合閘線圈HQ及開關機構的二次引線存在正接地。
　　(4)、實際驗證
　　在對3516開關機構的直流控制引線及合閘線圈詳細檢查中發現合閘線圈絕緣已損壞，與金屬外殼直接相碰，由于合閘線圈短時帶電出現瞬間正接地的現象，用數字表對3516開關合閘線圈進行測試，測的正對地電阻為0Ω，驗證了以上推論。

3　重復直流接地現象的解釋
3.1　分析
　　根據直流系統絕緣監察裝置的工作原理得知，直流系統正常運行時，其正、負極對地絕緣電阻為無窮大均遠遠大于Rb，如(圖2)：

圖中： R+：正極對地絕緣等效電阻；由若干無窮大電阻并聯之和

　　R-：負極對地絕緣等效電阻；由若干無窮大電阻并聯之和，約等于R+
　　Rb：直流絕緣監察的標準電阻，是人為設置的標準電阻(20K )；
　　R1...R4...Rn：用集中參數表示直流兩極對地的模擬絕緣電阻；
　　 U：直流母線電壓；
　　U+：正級對地電壓；
　　U-：負極對地的電壓。
　　在圖中的參考方向下由KVL定律得知：
　　U=U++U-，當直流母線對地絕緣良好的條件下，存在R-≈R+≈∞的關系， (實際情況由于負電源延伸范圍廣，R-略小于R+)，得出直流正負母線對地實際絕緣電阻：R=R+∥Rb≈R-∥Rb≈Rb的結論。
　　 當R≤Rb(檢測直流回路絕緣降低的判據)時，直流絕緣監察裝置發出直流母線絕緣降低的告警信號。
　　由此可知：
　　(1)、正極絕緣降低而負極絕緣良好時：

U 得出U-＞U+，而當正極直接接地時正極對地短接即：R+=0 ，得出 U+=0V，由于電源電壓保持不變、所以U-=U，負極對地電壓直接上升為母線電壓。
　　(2)同理 ：負極絕緣降低時，U+＞ U-，而當負極直接接地時，負極對地短接，U+=U，正極對地電壓直接上升為母線電壓。
3.2　解釋
　　應用以上分析的結論來解釋“直流母線接地受操作3516開關影響”的奇怪現象；由于3516開關在合閘過程出現了正極接地使U+=0V，U-=U=225V，這樣就加在R-兩端的電壓由U/2 突然上升為電源電壓U，使本來就脆弱的R-的工作條件變的更加嚴酷(R-此時主要指10KV饋線和電容器保護裝置電源負極對地絕緣等效電阻)當R-中的某一個環節承受不了突然上升為電源電壓的沖擊時，便被擊穿，進而演變為負極絕緣降低導致“直流接地的故障”再現，即使直流接地故障排除，因為3516開關正接地還存在，當對3516開關進行合閘時，導致直流接地現象重復出現。
　　 綜上所述，引起直流反復接地的原因可以總結為以下幾點：
　　 ①、3516開關在合閘過程的瞬間正極接地是造成直流接地反復出現的誘因。
　　 ②、MDM-B1C型保護裝置電源負極對地絕緣電阻降低是造成直流接地反復出現的主要原因。
　　 ③、設備檢修工藝不良是這次事故的導火線。
　　 ④、運行人員未對檢修設備進行全面把關驗收，便通電試驗，為這次事故點燃了火種。

4　結束語
　　1) 應該加強對設備檢修質量的管理，進一步提高檢修工藝。
　　2) 設計部門對產品進行選型時，盡量選用成熟可靠且具有運行經驗的大中型企業的產品，提高運行可靠性。