直流系统的作用及直流系统接地的危害
变电站直流的重要性及直流接地处理方法任晓川
变电站直流的重要性及直流接地处理方法任晓川摘要：文章通过事故案例，来说明直流系统的重要性，以及对供电系统的危害。
针对直流系统中常见的接地故障简述直流接地的危害总结出直流接地的处理及防范措施。
关键词：直流系统；直流接地；防范措施1 变电站直流系统的概述简单来说，直流系统是变电站的电源，其主要作用就是当变电站发生突发情况不能正常得到供电的时候，给电力系统中的各个部分各个设备提供供电，保证电力系统能够正常的运行，在电力系统恢复正常的时候便停止工作。
直流系统有好处也有缺陷，就是直流系统一般不会保护电力系统中的继电回路，当直流系统在运行的时候，如果直流系统本身发生了一些特殊的情况，很难得到有效的保护。
直流系统由四部分组成，这四部分分别是:充电装置、直流回路、直流电荷和蓄电池。
构建充电装置时一般都是采用硅整流的方式;直流回路一般是由熔断器、绝缘装置和断路器三个部分组成;直流负荷就是变电站的二次回路，直流负荷可以保护变电站的原件;蓄电池一般是阀控式铅酸电池和防酸隔爆式电池。
2 直流系统的重要性变电站的直流系统存在种类繁多，接线情况复杂的情况。
而变电站的直流系统又恰是电力系统中非常重要的电源系统，它是一个独立的电源，不受发电机、站用变以及系统运行方式改变的影响，是由蓄电池组与浮充电装置并联供给直流负荷的运行系统。
作为变电站二次系统的重要组成部分，主要为控制回路、信号回路、继电保护自动装置、断路器分合操作等提供可靠稳定的不间断电源。
2014年6月18日16时，国网甘肃电力所辖330千伏嘉峪关变电站110千伏嘉汉线、果汉线故障跳闸，330千伏嘉峪关变电站110千伏系统保护和控制直流电源失去，造成嘉峪关、酒泉地区损失负荷9.2万千瓦，停电用户17.227万户。
该事件的直接原因为龙卷风引起的线路异物搭挂短路事故。
事件扩大原因为330千伏嘉峪关变110千伏直流电源因总空开内部故障跳闸，造成110千伏直流系统失电，110千伏母联及所有出线开关保护装置失电、控制回路失电，在嘉汉线发生故障时，保护无法动作，越级导致1、2、3号主变中压侧后备保护动作，110千伏I、II母线失压，进而引发大面积停电事故。
直流系统接地带来危害
直流系统接地带来的危害摘要：本文首先介绍了直流系统接地的危害，然后论述了直流系统接地故障的现场处理，供相关工作人员参考。
关键词：直流系统接地，危害，现场处理。
中图分类号：u226.8+1 文献标识码：a 文章编号：一、直流系统接地危害直流系统为不接地系统, 一点接地一般不会造成直接的危害,系统可以正常运行, 但是回路中再发生接地或绝缘不良造成两点接地时, 就会引起保护及自动装置的误动或拒动、熔丝熔断等故障。
近几年随着微机型继电保护装置和自动装置的广泛应用, 直流系统中抗干扰电容的增大, 使直流系统正、负极对地等效分布电容增大( 220 kv 变电站直流系统对地电容可达70 f, 500 kv 变电站对地电容可达200~ 300 f) , 在现场中已出现了一点接地引起保护误动作事故。
1. 1 两点接地可靠造成断路器误跳闸如下图所示, 当直流系统接地发生在a、b 两点时, 将电流继电器1lj、2lj 接点短接, 而将zj 启动, zj 接点闭合而引起跳闸。
a、c 两点接地时, 短接zj 接点而直接跳闸。
在a、d 两点或d、f 两点接地同样都能造成断路器误跳闸。
1. 2两点接地可能造成断路器拒动如下图所示, 接地点发生在b、e 两点, d、e 两点或c、e 两点, 断路可能造成拒动。
1. 3两点接地引起熔丝熔断如下图所示, 接地点发生在a、e 两点, 引起熔丝熔断。
二次回路直流接地示意图当接地点发生在b、e 和c、e 两点, 保护动作时, 不但断路器拒动, 而且引起熔丝熔断, 同时有烧坏继电器触点的可能。
二、直流系统接地故障现场处理鉴于直流系统的重要性和直流系统接地的危害性, 当发现直流母线有接地信号后, 运行人员应及时寻找接地点位置, 并及时消除, 按照运行规程规定, 直流接地故障必须在规定时间内( 一般规定为2 小时) 处理, 否则按异常或事故考核。
且前查找直流接地的方法有两种: 拉路寻找分段试停的方法及不停电仪器查找法。
变电站直流系统接地的危害及预防
变电站直流系统接地的危害及预防摘要：直流系统通常由充电模块、蓄电池组、在线绝缘监测系统、直流馈线等部分构成，负荷采用辐射型供电方式，其分支庞杂，遍布变电站各个位置。
站用直流系统的可靠工作关系到整座变电站乃至区域电网的安全运行，而接地故障是直流系统最常见的故障，因此研究如何快速准确地检测出直流接地故障具有重大意义。
本文介绍了直流系统接地故障的成因及危害，概述了几类直流接地故障预防方法，为直流接地检测技术给出了参考。
关键词：变电站；直流系统；接地危害；预防1变电站直流接地产生的原因（1）直流系统、电气设备及二次回路所处环境严重污秽或运行在阴雨潮湿的环境下，电气设备对地绝缘强度严重下降，易诱发直流接地。
如大雨天气，雨水飘入户外二次接线盒，使接线头和外壳导通，引发直流接地。
（2）二次回路、二次设备绝缘材料不合格、绝缘性能低，或年久失修、严重老化，或存在某些损伤缺陷，如磨伤、砸伤或过流引起的烧伤。
（3）小动物爬入或者小金属零件掉落在元件上造成的直流接地。
（4）电气设备和二次回路由于设计、安装、维护及运行不合理或错误，可产生平时不易发现的潜在的接地故障。
例如二次回路的带电端固定不牢固或断线，设备遭到震动或人为误碰等影响，造成直流接地故障。
2变电站直流系统接地的危害接地故障是直流系统的常见故障，这一故障的发生概率非常高。
通常情况下，户外天气比较潮湿的区域的直流系统容易出现接地故障；空间面积较小，直流系统也容易出现接地故障。
在接地故障发生之后，直流系统仍能运行，因此这一问题在刚出现的时候很难被管理人员发现。
但是，如果接地故障长期存在，会对直流系统运行造成隐性影响，致使系统最终发生十分严重的故障。
因此，管理人员在定期检查系统时要特别重视接地故障，使用正确的方法查找直流系统接地故障。
依照具体检测情况，直流系统接地故障可以分为金属性接地故障和非金属性接地故障两种。
其中，金属性接地故障的点电压和支路绝缘电阻都是零，故障发生的原因基本可以排除天气原因，因此排查起来较为简单；非金属性接地故障通常情况下涉及数量较多的支路，支路共同作用致使故障，而且受天气（尤其是雨天）影响比较明显，接地电压很难维持在稳定状态，支路绝缘电阻也没有固定数值范围，因此故障查找起来比较困难。
电力系统直流失地危害分析
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PSIM仿真
• 如图所示，基本参数为仿真时间1s，接地时间0.25s，继保装置动作时间0.1s，保护类 型为过流保护。仿真波形如图所示：
V4 100
50
0
-50
-100 0 0.2 0.4 Time (s) 0.6 0.8 1
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由图可知，当系统在0.25s发生单相接地故障，继电保护装置经过0.1s即在0.35s时动作 使得开关跳闸。 若系统未发生单相接地故障，直流系统发生单点接地，接地情况如图所示：
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继电保护装置电源
操动机构电机电源
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直流系统的作用
• 现在变电站一般传输的是交流电，在变电站中直流系统也是必不可少的，它主要来自 于蓄电池。而蓄电池是由逆变装置将交流你变成直流而为蓄电池供电得来的，蓄电池
的充电通过直流充电机完成。现在变电站的UPS系统一般由一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ逆变整流装置构成，
逆变整流装置由两路输入和两路输出，输入有蓄电池供应的直流电和站变引入的市电 输入，输出由市电输出和经过逆变装置将蓄电池逆变而来的交流电。根据最新反措规 定，市电输入应断开，防止交直流互串。 • 直流系统的主要作用用于为继电保护装置提供电源，在有的刀闸操动机构中，直流系 统还提供给电机直流电源，一般来说直流系统的电压为100V,220V等。 • 直流系统为继电保护提供电源，因此当其发生故障时往往引起继电保护装置的故障， 影响电力系统正常运行。
• 整体仿真图：
V
V V
I
过流 比较 I0 模块
I
保护信号 U 生成模块
出口信号 U S 生成模块
•
直流系统在0.5s时发生接地故障，此时仿真波形如图所示:
直流系统基础知识详解
直流系统基础知识详解一、直流系统的作用1. 直流系统在变电站中为控制、信号、保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源。
它还为操作提供可靠的操作电源。
直流系统的可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证。
2. 在生产设备发生故障的关键时刻，直流系统故障，特别是全站控制直流消失，必将造成主设备严重损坏或火灾、爆炸、电力系统大面积停电等极其严重的后果和巨大经济损失。
二、直流系统构成的主要部件1. 蓄电池、充电机、直流母线、绝缘监察装置、馈出负荷。
2. 直流系统示意图：3. 组成一个不可分割的整体。
若把蓄电池比喻成身体的心脏，直流回路就是身体中的血管，直流负载是身体的肌肉，而充电装置就是身体的脾脏，它担负这生血和造血的功能4. 直流系统的相关技术措施i. 变电站的交流、直流回路不能公用一条电缆：原因交直流系统是互相独立的直流系统绝缘系统而交流是接地系统，两者公用一条电缆，若两者一旦发生短路会造成直流接地，同时影响两个系统。
交流传入直流后果不堪设想，华北电网就发生类似事故。
造成大面积停电事故。
同时公用电缆会干扰。
ii. 变电站直流系统应使用专用的直流熔断器。
用交流熔断器的直流灭弧性能差iii. 高压开关柜、开关机构箱内的照明和加热器不能使用直流电源iv. 事故照明使用蓄电池时应限制事故照明的容量和使用时间。
三、蓄电池1. 阀控密封铅酸蓄电池的特点（本讲义主要讲解该种蓄电池，以下简称蓄电池）1) 常采贫液式设计（也有胶体式，但使用不多），在正负极板之间预留有气体通道，电池充电过程中，正极上产生的氧气通过隔板顺利到达负极，与负极活性物质反应并还原成水，从而实现了气体再化合；同时板栅的设计，抑制了氢气的析出，达到基本不失水的目的。
在电池的整个使用寿命期间，不用加酸加水2) 电池气密和液密好，使用过程中无酸雾溢出，不腐蚀设备3) 正常浮充使用寿命10年4) 自放电小5) 结构紧凑6) 安全阀：内部气压超过预定值时，安全阀自动开启，释放气体，内部气压降低后安全阀自动闭合，同时防止外部空气进入蓄电池内部2. 蓄电池的作用充电装置与与蓄电池并联工作，蓄电池的外特性较平坦，蓄电池的内阻比充电装置小，再通过大电流时，大部分电流由蓄电池承担，充电装置在由平时很小的输出电流突然需要输出几十乃至几百安的大电流时，相当于是个短路过程，一般充电装置都设有限流保护装置。
直流系统接地危害及处理
摘要：本文通过列举维护中发生的单点接地、串电接地等事件，分析直流系统接地产生的原因并提出相应的防范措施和对策。
关键词：直流系统；接地；措施陆燕锋直流系统接地危害及处理直流系统做为电厂重要保安电源的组成部分，为一些重要负荷、控制系统设备、继电保护装置等提供不间断电源，并且是事故照明电源。
因此系统的稳定运行和良好的工作状态是整套机组安全运行的主要保障。
直流系统维护最重要的一点是保持绝缘的良好，电厂的直流系统较复杂，通过馈线回路电缆能延伸至室内外配电装置的端子箱、操作机构箱，因电缆的破损、绝缘老化、装置受潮等原因发生接地的可能性较大。
当系统一点接地时允许短时继续运行，但是必须尽快排查并消除接地点，否则发展成两点接地时会产生短路电流，可能引起装置误动作或拒动，会造成直流电源短路，引起熔断器熔断，使设备失去操作电源，引发电力系统严重故障或事故，因此必须实时监视系统绝缘。
根据现场维护经验，由于直流系统正负母排对地存在分布电容，发生负极一点接地时同样可能导致开关误跳闸。
下面通过对直流系统多种接地情况进行分析，探讨可采取的防范措施，提高系统的可靠性，避免因接地而引起重大事故。
一、引起直流接地主要因素（一）馈线回路在多种不利因素的影响下易形成接地。
如设备运行时的振动、外部压力，绝缘材料不合格、绝缘性能差，长期处于高温状态，系统整体绝缘老化等均是引起接地的隐患。
（二）天气因素也是造成接地的一种常见情况。
在雨天湿度较大，二次回路受潮、端子箱进水可导致直流系统绝缘降低，从而造成直流接地。
（三）灰尘堆积或金属部件接触直流排形成接地故障。
如电气盘柜内裸露的线头、松动的螺丝等与直流带电回路接触造成接地。
（四）检修人员工作疏忽造成的接地。
在二次回路带电的情况下,误将其与设备外壳接触,发生瞬间接地现象；在电缆敷设时将电缆外护套损伤造成接地；误接线造成的两套直流系统的互串接地等。
另外，检修人员如在室外设备工作未采取防雨措施、二次回路遗留未接线头，此时埋下的接地隐患在天气潮湿或设备操作等情况下可能引起直流接地。
直流系统接地危害、现象及处理
接地故障现象及查找
组110V直流系统接地时DCS画面会发“6号机组110V直流I （II）段母线故障”综合报警，此时须至就地直流配电室查看， 如直流绝缘低报警则在WZJ-11监控屏内可以看到直流正控母 或者负控母绝缘为零，翻看“显示菜单”中“告警显示”会报 “CTXX 接地”，在“支路显示”中查到“KM 支路XX”的详 细信息如漏电流、绝缘值。支路编号“XX”与馈线屏上各直流 负荷小开关“Q1XX”或者“Q2XX”相对应即可判断出哪个 负荷发生了接地或者绝缘下降了。比如此前发生过的6号机发 变组保护G屏直流电源接地时报警内容为“CT09支路接地”， 对应110V直流A段馈线屏的Q109为发变组保护G屏直流电源 即找到了接地点。下面就是我们机组110V直流系统接线示意 图，针对该图介绍一下相对复杂的接地支路查找问题：
直流系统接地危害
上述分析我们发现，任何情况下两点接地，其结果都是很危险 的。对于发变组保护回路乃至500KV GIS内的各保护回路中发 生类似上述接地异常时，其结果都是相同的，要么保护拒动、 要么误动。一般来说正极两点接地可能造成保护误动，负极两 点接地可能造成保护或断路器拒动。
培训要点
第一部分 直流系统接地危害 第二部分 接地故障现象及查找 第三部分 直流系统接地处理 第四部分 直流系统注意事项
第二部分
接地故障现象及查找
1、直流系统接地现象：
1）接地极对地电压降至零、正常极对地电压为系统电压，如 110V直流正极接地则正极为零，负极为110V，正常时两级对 地都为55V。 2）有直流绝缘监测装置时会由接地报警，监控画面显示对地 绝缘降低或者到零 3）发生两点接地时可能有异常跳闸报警或者直流电源失去报 警
110V负荷结构图
110V QF1
直流接地的原因、危害及处理方法
直流接地的原因、危害及处理方法变电所中的继电保护、自动装置、信号装置、事故照明和电气设备的远距离操作，一般采用直流电源作为操作电源。
蓄电池是一种独立的操作电源，它在变电所内发生任何事故时，即使在交流电源全部消失的情况下，都能保证直流系统的用电设备可靠的连续工作。
因此直流系统的稳定、完全并保持良好的工作状态是安全运行的主要保障。
蓄电池一般采用浮充电方式运行，用浮充电机组、硅整流器或可控硅整流器作为浮充电源，浮充电源与蓄池并列运行于直流母线上。
直流系统接地时，一点接地并不马上产生什么后果，当出现第二点接地时，就可能发生短路或造成继电保护、自动装置和断路器设动，这对安全运行有极大的危害性，当直流系统发生一点接地时，应迅速查找，尽快消除，防止发生两点接地故障。
在直流系统接地时，允许运行两个小时，在两小时内由运行人员寻找接地设备，查找后及时通知检修人员消除接地故障，必要时由运行人员予以配合。
实践证明，这种做法基本上保证了直流系统处于良好的工作状态。
1 直流系统接地的原因1.1气候因素。
由于气候因素造成的直流系统接地是一种最常见的情况，如雨天或雾天可能导致室外的直流系统绝缘降低造成直流系统接地。
1.2人为因素。
由于工作人员在工作中的疏忽造成的接地。
如在带电二次回路上工作将直流电源误碰设备外壳，此种情况多为瞬间接地，检修人员清扫设备时不慎将直流回路喷上水等。
另外，检修人员检修质量的不良也会留下接地隐患，如室外设备未加防雨罩、二次回路漏接线头、误将控制电缆外皮绝缘损伤等。
此时接地信号不一定立即发出，但具备一定外部条件如潮湿或操作设备时就可能引起直流接地。
1.3自然因素。
直流回路在运行中常常受到多种不利因素的影响，如设备传动过程中的机械振动、挤压、设备质量不良、直流系统绝缘老化等都可引起接地或成为一种接地隐患。
1.4环境因素。
在中电气高低压开关室一般离锅炉辅助设备较近，由于环境质量较差（包括粉尘、室内温度过高）不但给运行人员文明生产带来影响，而且对一次设备甚至二次设备直流系统带来负面影响，实践证明环境因素在现场对直流系统的安全运行带来较大的负面作用。
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直流系统的作用及直流系统接地的危害
直流系统的作用
在发电厂和变电所中，直流系统在正常情况下为控制信号、继电保护、自动装置、断路器跳合闸操作回路等提供可靠的直流电源；当发生交流电源消失事故情况下为事故照明、交流不停电电源和事故润滑油泵等提供直流电源。
直流系统可靠与否对发电厂和变电所的安全运行起着至关重要的作用，是安全运行的保证。
我厂220V控制直流和动力直流的主要作用是220V控制直流系统为操作、信号、继电保护及自动装置等设备提供可靠的电源。
220V 动力直流系统为开关的传动机构、事故照明、汽轮机组的事故油泵及交流不停电电源等设备提供可靠的电源。
直流系统接地的危害
由于直流电源在二次系统所处的重要地位，直流系统自身的可靠及安全直接影响到整个系统的安全，尽管直流电源十分稳定可靠，但实际应用中，由于电力系统应用直流电源的特殊性，特别是控制回路和保护回路的应用，使直流系统的故障成为电力系统更大故障的事故隐患，这就是我们常说的直流系统接地故障危害。
1、什么叫直流系统接地?
由于直流电源为带极性的电源，即电源正极和电源负极。
交流电源是无极性电源，电力系统交流电源有一个真正的“地”，这个
地也是电力系统安全的一个重要概念。
为了系统安全，变电站、发电厂所有设备的外壳都会牢牢的接在这个“地”，而且希望其阻抗越低越好。
直流电源的“地”对直流电路来讲仅仅是个中性点的概念，这个地与交流的“大地”是截然不同的。
如果直流电源系统正极或负极对地间的绝缘电阻值降低至某一整定值，或者低于某一规定值，这时我们称该直流系统有正接地故障或负接地故障。
2、直流系统为什么会接地?
发电厂、变电站直流系统所接设备多、回路复杂，在长期运行过程中会由于环境的改变、气候的变化、电缆以及接头的老化，设备本身的问题等等，而不可避免的发生直流系统接地。
特别在发电厂、变电站建设施工中或扩建过程中，由于施工及安装的种种问题，难以避免的会遗留电力系统故障的隐患，直流系统更是一个薄弱环节。
投运时间越长的系统接地故障的概率越大。
3、直流系统接地的危害?
直流系统接地包括直流系统一点接地和直流系统两点接地两种情况。
在直流系统中，直流正、负极对地是绝缘的，在发生一点接地时由于没有构成接地电流的通路而不引起任何危害，但一极接地长期工作是不允许的，因为在同一极的另一地点又发生接地时，就可能造成信号装置、继电保护和控制回路的不正常动作；发生一点接地后再发生另一极接地就将造成直流短路。
如直流正极接地有造成继电保护误动作的可能，因为一般跳闸线
圈（如出口中间继电器线圈和跳、合闸线圈）均接负极电源，若这些回路再发生接地或绝缘不良就会引起继电保护误动作。
直流负极接地有使保护及自动装置拒绝动作的可能,因为跳、合闸线圈、保护继电器会在这些回路再有一点接地时,线圈被短接而不能动作。
同时,直流回路短路电流会使电源保险熔断,并且可能烧坏继电器接点,保险熔断会失去保护及操作电源。
若这些回路再发生接地或绝缘不良就会引起继电保护拒绝动作，使事故越级扩大。
两极两点同时接地将跳闸回路或合闸回路短路，不仅可能使熔断器熔断，还可能烧坏继电器的接点。
从以上分析看出，直流系统如果仅仅是一点接地，对二次回路不会造成事故，如果有两点接地，就可能发生断路器误动或拒动。
就动作的实际情况看，当直流系统监测回路发出预告信号报警，显示该系统接地，可以断定，直流系统的接地故障已经造成了断路器可能发生误跳或拒跳的事故隐患，应立即排除。