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直流接地事故分析及应对策略通过分析某电厂发生备用变压器瓦斯保护误动作的过程，说明了该事故的直接原因是直流系统接地。在事故排查过程中，发现保护装置输入光耦动作值小，直流绝缘检测系统不符合规范等问题。针对此次事故给出整改意见，提出了在设备检修、管理中需注意的一些问题。

关键词：直流；接地；一阶电路零输入响应；大功率继电器；绝缘检测

案例背景介绍

1 引言

直流系统在发电厂和变电站中为保护装置、安全自动装置、同期装置、快速切换装置等二次设备提供工作电源，为断路器、隔离开关等一次设备提供操作回路的操作电源，必要时还需要为UPS提供电源。直流系统稳定与否直接影响着发电厂和变电站系统的安全、可靠运行。直流系统故障会引起保护误动作、开关跳闸，甚至造成全厂停电。为保证直流系统的安全运行，必须采取积极有效的反事故措施对系统加以优化，防止因直流系统故障造成恶性事故的发生。

案例实施与应用情况：

2 故障情况

某电厂启备变在运行中由于本体重瓦斯保护动作，导致启备变高压侧110kV开关和低压侧2段分支0A段6kV母线进线开关、0B段6kV母线进线开关跳开。对变压器本体和瓦斯继电器进行检查，未发现异常情况。经了解本厂仍然采用交流注入式直流绝缘检测装置。起备变跳闸前,直流绝缘检测装置曾多次频繁发出直流系统正极接地告警信号。由于该绝缘装置在运行中发生过误报信号，相关负责人员未对故障进行认真分析，误认为本次频繁告警也是绝缘检测装置误报信号。对瓦斯本体继电器至保护装置的二次电缆进行检查。从变压器本体和保护装置的接线端子拆下电缆接线，经校验，接线正确。用同一绝缘摇表测试电缆绝缘3次，第一次10MΩ,第二次500MΩ，第三次600MΩ。通过试验确定该电缆存在虚接地点。从保护装置和就地端子箱的线槽捋出该电缆两端的电缆线观察，备用芯与屏壁接触，回路在保护屏处的电缆线芯有破损。对保护装置的输入光耦做实验，直流55V时动作。

3 动作原因分析

起备变保护装置为国电南自生产的微机变压器保护装置，属于早期产品。装置中的非电量保护输入回路采用光电耦合元件构成，光电耦合元件导通电流非常低，即动作功率非常小，等效电阻相当大，保护回路。

瓦斯继电器接点取自变压器本体，经长电缆引入保护屏，电缆芯对地存在着电容。当直流系统接地时，由于电缆电容效应的影响，导致光耦元件导通，从而引起保护装置动作。

C1为电缆线芯对地等效电容，C2为直流系统220V负极对地等效电容，C3为直流系统220V正极对地等效电容，考虑直流系统220V正、负极所接电缆很多，C2、C3可能大于C1，R1为光耦J1电阻，R2为光耦J1至直流系统220V负极等效电阻，R3为直流220V电源等效内阻，R4、R5为直流系统对地绝缘电阻。

正常运行时，直流正对地为+110V，直流负对地为-110V，U1=U2=-110V，继电器J1两端电压U12=0V。直流正极接地时，正级对地电位U3变为0。负极对地电位变为-220V，由于电容效应，U1不能突变，在短路瞬间U1=-110V，光耦两端电压差U12=110V。随后直流系统通过光耦对电容C1充电，U12逐渐减小为0V, U1逐渐增大至-220V。本次事故既为直流正接地造成。

直流系统负极接地时，负级对地电位变为0。正极对地电位变为220V，由于电容效应，U1不能突变，在短路瞬间U1=-110V，光耦两端电压差U12=-110V。随后直流系统通过光耦对电容C1放电，U12逐渐减小为0V, U1逐渐减小至0。

直流系统正、负极接地的暂态过程满足一阶电路零输入响应条件。t=0时，加在光耦上的电压最大，为U/2=110V，随后随着给电容充电（或放电），U12逐渐减小。由此可知，光耦的动作电压高于蓄电池电压的一半（110V）时，光耦不会发生误动作，如果光耦的动作电压低于蓄电池电压的一半（110V）时，光耦既有可能发生误动作，经试验光耦的动作电压为55V。电缆越长，分布电容C越大，电压衰减越慢。直流接地造成光耦误动的原因是接地后加在光耦两端不断衰减的电压U12。由于R1远大于R2、R3，因此，R1×C1的绝对值将很大，当直流系统接地时，对地放电的时间也相对较长，导致动作功率较小的光耦元件误动。