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直流接地事故分析及應對策略通過分析某電廠發生備用變壓器瓦斯保護誤動作的過程，說明了該事故的直接原因是直流系統接地。在事故排查過程中，發現保護裝置輸入光耦動作值小，直流絕緣檢測系統不符合規範等問題。針對此次事故給出整改意見，提出了在設備檢修、管理中需注意的一些問題。

關鍵詞：直流；接地；一階電路零輸入響應；大功率繼電器；絕緣檢測

案例背景介紹

1 引言

直流系統在發電廠和變電站中為保護裝置、安全自動裝置、同期裝置、快速切換裝置等二次設備提供工作電源，為斷路器、隔離開關等一次設備提供操作迴路的操作電源，必要時還需要為UPS提供電源。直流系統穩定與否直接影響着發電廠和變電站系統的安全、可靠運行。直流系統故障會引起保護誤動作、開關跳閘，甚至造成全廠停電。為保證直流系統的安全運行，必須採取積極有效的反事故措施對系統加以優化，防止因直流系統故障造成惡性事故的發生。

案例實施與應用情況：

2 故障情況

某電廠啟備變在運行中由於本體重瓦斯保護動作，導致啟備變高壓側110kV開關和低壓側2段分支0A段6kV母線進線開關、0B段6kV母線進線開關跳開。對變壓器本體和瓦斯繼電器進行檢查，未發現異常情況。經了解本廠仍然採用交流注入式直流絕緣檢測裝置。起備變跳閘前,直流絕緣檢測裝置曾多次頻繁發出直流系統正極接地告警信號。由於該絕緣裝置在運行中發生過誤報信號，相關負責人員未對故障進行認真分析，誤認為本次頻繁告警也是絕緣檢測裝置誤報信號。對瓦斯本體繼電器至保護裝置的二次電纜進行檢查。從變壓器本體和保護裝置的接線端子拆下電纜接線，經校驗，接線正確。用同一絕緣搖表測試電纜絕緣3次，第一次10MΩ,第二次500MΩ，第三次600MΩ。通過試驗確定該電纜存在虛接地點。從保護裝置和就地端子箱的線槽捋出該電纜兩端的電纜線觀察，備用芯與屏壁接觸，迴路在保護屏處的電纜線芯有破損。對保護裝置的輸入光耦做實驗，直流55V時動作。

3 動作原因分析

起備變保護裝置為國電南自生產的微機變壓器保護裝置，屬於早期產品。裝置中的非電量保護輸入迴路採用光電耦合元件構成，光電耦合元件導通電流非常低，即動作功率非常小，等效電阻相當大，保護迴路。

瓦斯繼電器接點取自變壓器本體，經長電纜引入保護屏，電纜芯對地存在着電容。當直流系統接地時，由於電纜電容效應的影響，導致光耦元件導通，從而引起保護裝置動作。

C1為電纜線芯對地等效電容，C2為直流系統220V負極對地等效電容，C3為直流系統220V正極對地等效電容，考慮直流系統220V正、負極所接電纜很多，C2、C3可能大於C1，R1為光耦J1電阻，R2為光耦J1至直流系統220V負極等效電阻，R3為直流220V電源等效內阻，R4、R5為直流系統對地絕緣電阻。

正常運行時，直流正對地為+110V，直流負對地為-110V，U1=U2=-110V，繼電器J1兩端電壓U12=0V。直流正極接地時，正級對地電位U3變為0。負極對地電位變為-220V，由於電容效應，U1不能突變，在短路瞬間U1=-110V，光耦兩端電壓差U12=110V。隨後直流系統通過光耦對電容C1充電，U12逐漸減小為0V, U1逐漸增大至-220V。本次事故既為直流正接地造成。

直流系統負極接地時，負級對地電位變為0。正極對地電位變為220V，由於電容效應，U1不能突變，在短路瞬間U1=-110V，光耦兩端電壓差U12=-110V。隨後直流系統通過光耦對電容C1放電，U12逐漸減小為0V, U1逐漸減小至0。

直流系統正、負極接地的暫態過程滿足一階電路零輸入響應條件。t=0時，加在光耦上的電壓最大，為U/2=110V，隨後隨着給電容充電（或放電），U12逐漸減小。由此可知，光耦的動作電壓高於蓄電池電壓的一半（110V）時，光耦不會發生誤動作，如果光耦的動作電壓低於蓄電池電壓的一半（110V）時，光耦既有可能發生誤動作，經試驗光耦的動作電壓為55V。電纜越長，分布電容C越大，電壓衰減越慢。直流接地造成光耦誤動的原因是接地後加在光耦兩端不斷衰減的電壓U12。由於R1遠大於R2、R3，因此，R1×C1的絕對值將很大，當直流系統接地時，對地放電的時間也相對較長，導致動作功率較小的光耦元件誤動。