一起跳闸回路外直流接地引发的开关跳闸

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【摘 要】变电站运行中，因直流系统接地故障引发的误跳闸时有发生，通常是出口继电器抗干扰能力较差或跳闸回路设计存在缺陷，当跳闸回路中某点接地时，出口继电器误动导致开关跳闸。本文中分析的是一起跳闸回路外部的故障引起直流系统负极接地而导致开关误跳闸。直流接地点与误动开关的跳闸回路除采用同一组直流供电外，无其他电气回路联系。供相关人员参考讨论。

【关键词】跳闸回路外；直流接地；出口继电器误动

变电站内，直流系统接地导致开关误动的情况时有发生。这些误动多是跳闸回路中某点发生直流接地故障时，由于出口继电器动作电压偏低，功率偏小或回路中未考虑电压反向等原因，导致出口继电器误动作。某500kV变电站中发生的一起直流接地故障引发的开关误动却是跳闸回路外部的直流负极一点接地引发的。

1 故障情况

2013年某日 22时48分，某500kV变电站220kV旁路#235开关代路运行时发生跳闸，直流系统发出第二组直流负极接地告警信号。跳闸后，运维人员进行现场检查，220kV旁路#235开关在分位，#235开关设备外观无异常，其余一次设备无异常。二次设备检查情况：220kV旁路#235高频距离保护屏操作箱第2组TA、TB、TC灯亮，重合闸未启用，旁路保护装置未动作。故障录波器记录显示，旁路跳闸时，电压电流无异常，保护未动作，印证了旁路跳闸非保护动作行为。后台信号记录显示（如图1所示），跳闸发生后2秒，站内220V直流第二组负极接地，经测量，正极对地225V，负极对地0V。

图1 监控记录

进一步检查，第二组直流负极接地为500kV保护小室内500kV监控A4屏内防雷器故障引起。该故障排除后，站内直流系统恢复正常。由于直流接地告警信号自身有2秒的延时，即直流接地发生后，直流接地巡检仪延时2秒发告警信号。因此直流接地故障与旁路#235跳闸同时发生，初步判断是直流接地引起的出口继电器误动。

对旁路#235开关操作电源检查无异常，检查结果如下：

对旁路保护跳闸出口继电器的接线情况进行检查：旁路保护有跳闸出口继电器分两组，分别采用两组直流电源。每组跳闸出口有三个继电器，TJR，TJQ，BJ。回路如图2所示。旁路操作箱中只有TJR，BJ继电器有外部接线。其中，TJR跳闸端子接有7根长度超过300米的长电缆，分别至5011开关保护、5012开关保护、5032开关保护、5033开关保护、1号主变保护、2号主变保护、3号主变保护。对各跳闸端子的对地电容进行测量：第一组TJR（133R）对地电容约500nF，第一组BJ（133）对地电容约60nF，第二组TJR（233R）对地电容约600nF，第二组BJ（233）对地电容约60nF。

图2 旁路操作箱跳闸回路图

对操作回路电缆绝缘检查：第一组操作回路对地绝缘1.5兆欧；第二组操作回路对地绝缘：15兆欧；第一组、第二组直流之间绝缘11兆欧；拆除TJR、BJ屏内线，检查跳闸节点的绝缘，TJR节点之间的阻值为100兆欧；BJ节点之间的阻值为500兆欧。操作回路绝缘满足要求。

根据检查情况，判断故障为直流接地引发的出口继电器误动跳闸。

测量TJR、BJ跳闸继电器的动作功率：

第一组TJR最小动作电压127V，电流21mA，动作功率P=UI=2.67w；

第一组BJ最小动作电压124V，电流37mA，动作功率P=UI=4.59w；

第二组TJR最小动作电压131V，电流21mA，动作功率P=UI=2.75w；

第二组BJ最小动作电压127V，电流36mA，动作功率P=UI=4.57w。

2 故障分析

故障中直流接地故障点与旁路保护屏的联系如图3。直流接地点距旁路保护屏较远，且仅通过直流电源电缆存在联系。

图3 故障点与保护屏联系图

旁路出口继电器的动作电压满足国网公司相关要求，理论上在一点接地故障时不会误动。因此故障原因可能较为复杂。但为避免影响运行设备，检查过程中未进行直流负极接地试验，也未能获得更为详细的试验数据。

根据上述检查结果，判断可能存在较为复杂的直流接地故障，导致直流负极接地故障时，受对地电容较大等因素影响，跳闸出口继电器误动作。

3 应对措施

常规变电站中，电缆的大量应用使得电缆对地电容、感应电压等问题较为突出，特别是有旁路运行的500kV变电站，旁路保护跳闸回路的分布电容尤为突出。国家电网公司对防止长电缆分布电容影响有专门规定。然而由于分布电容问题的复杂性和故障的随机性，完全避免其影响非常困难。

变电站设计中尽量避免设计旁路。随着电网结构的不断增强，旁路作为弥补电网冗余度的一种措施，其在电网中的重要性逐步降低，而且旁路的二次回路复杂，问题较多。

大力推广智能变电站。智能变电站中，光缆替代了大量电缆，彻底消除了电缆的分布电容问题。

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