浅谈出口继电器正极侧一点接地引起的开关误动赵振业

赵振业

（广东电网有限责任公司江门供电局广东江门529000）

摘要：本文通过对直流系统出口继电器正极侧一点接地引起开关误动的机理分析，得到接地后继电器两侧电压的变化曲线，从而推导出开关误动的条件，并且深入分析了在正、负极绝缘不对称的情况下如何保证安全性，最后介绍了根据开关误动的条件逐项排查原因和处理故障的方法。

关键词：直流系统；一点接地；开关误动；安全性

0前言

直流系统是电力系统的重要组成部分，为变电站实现设备控制、信号监视、数据监测、继电保护及事故照明等功能提供可靠的直流电源，是变电站安全稳定运行的重要保证。过去认为[1]，直流系统一点接地时允许短时运行，但要求立即加强监视并及时消除，以防发展为两点接地故障时造成开关误动或拒动。

但随着电网智能水平的日益提高和厂站规模的不断增大，变电站的继电保护装置、测控装置和自动装置也不断增加。各种装置为了抗干扰，都在电源回路上接了抗干扰电容，大量抗干扰电容的存在会对二次回路带来一定的负面影响，其中的典型案例就是出口继电器正极侧一点接地造成开关误动。

1故障实例

2014年6月11日某110kV变电站，运行人员在日常巡视中发现#2主变保护屏4LP3主变低后备502开关跳闸出口压板标签松脱，在处理的过程中手不慎触碰到压板的金属部分，引起502开关跳闸。

事故发生后，继保人员通过运行人员的描述和对控制回路的检查，初步认定是压板经过人体和屏柜外壳落地，造成保护出口继电器正极侧接地，引起开关误跳闸。事后并在压板和#2主变保护屏端子排模拟该接地，502开关跳闸。

2出口继电器正极侧接地时的分析

2.1直流系统绝缘监测回路的组成

电流灵敏继电器J与平衡电桥电阻R1、R2组成直流监测装置，设R+、R-分别为直流系统正极和负极对地绝缘电阻，C1、C2分别直流系统正极和负极的等值电容，即静态继电器保护装置抗干扰电容及线路对地电容之和，U+、U-分别为正极和负极的对地电压，则直流系统绝缘监测回路如图1。

图1直流系统绝缘监测回路示意图

正常运行时平衡电桥电阻R1=R2=R，且R+=R-=，此时R1、R2、R+、R-组成的电桥处于平衡状态，a、b两点等电位，J不动作，假设控制母线额定电压为Ue，则U+=+50%Ue，U-=-50%Ue。这时C1、C2的充电电压均为50%Ue。

2.2故障发生时直流系统绝缘监测回路

图1中K点接地时，出口继电器TZJ两侧通过直流监测装置和等值电容形成通路。假设直流系统无等值电容，由于TZJ具有内阻RTZJ，使得继电器两侧的压降能瞬时降低，即接地瞬间TZJ两侧电压由负极初始电压U-（0）降至稳态电压Uc；但当负极侧存在等值电容时，接于负极侧的等值电容C2将通过两个接地点沿虚线对TZJ放电，由于电容的作用电压不能突变，接地后TZJ两侧电压由负极初始电压U-（0）逐渐降至稳态电压Uc。

2.3出口继电器正极侧接地时开关跳闸的条件

从2.2的分析可得TZJ正极侧一点接地后其两侧的电压变化曲线，并以此推断该情况下开关误动的条件。假设TZJ的动作电压为Ud，动作时间为Td，如图3所示。

图3接地后TZJ两侧的电压变化曲线

由此可以看出：

1）当Ud>U-（0），TZJ不动作。

2）当Ud<Uc，TZJ动作。

3）当Uc<Ud<U-（0）,若C2的容量足够大，电压下降至Ud的时间超过TZJ的动作时间，即T1-T0>Td，TZJ动作；若C2的容量较小，电压下降至Ud的时间小于TZJ的动作时间，即T1-T0<Td，TZJ不动作。

2.4进一步探讨

《南方电网电力系统继电保护反事故措施汇编》4.2.12规定，跳闸出口继电器的起动电压在直流额定电压的55%～70%之间。在直流系统正负极绝缘对称时，Uc<U-（0）=50%Ue，所以TZJ的动作电压不低于50%的直流系统额定电压，就能避免TZJ正极侧接地时开关误动，但在正负极绝缘不对称时，将产生电压偏移现象，有可能导致负极初始电压大于TZJ的动作电压，从而造成开关误动。所以本文将进一步探讨影响接地时负极初始电压大小的因素。

如图2所示，为了简化计算，忽略电流灵敏继电器J的内阻，则接地瞬间负极电压为：

所以，在负极对地绝缘良好的情况下，正极对地绝缘电阻大于4.5倍的平衡电桥电阻才能避免开关误动，否则，将进入危险运行状态，TZJ正极侧一点接地时极有可能引起开关误动。R越大，对正极对地绝缘要求越高，开关越容易误动；减少R值，能有效减缓绝缘不对称造成的电压偏差，提高设备运行的安全性。

但平衡电桥电阻R也不能过小。文献[2]通过计算得出R值过小会导致TZJ两端的电压过大，所以在保证电流灵敏继电器J灵敏度基础上要适当加大R的阻值，文献[3]指出，经过调研，平衡电桥电阻R不宜低于20kΩ。

3原因排查

在以上理论分析的基础上，我们可以针对TZJ正极侧接地时开关跳闸的条件来逐项排查，查找原因。

3.1继电器TZJ动作电压过低

1）操作板中直流额定电压设定不正确。以本例中#2主变低后备保护装置NSR695RF为例，检查操作板中JP3跳线情况，当变电站直流系统额定电压为220V时，JP3跳线不应有跳线；如有跳线，会造成TZJ动作电压过低，TZJ正极侧接地情况下将引起继电器TZJ动作，开关跳闸。

2）继电器TZJ受损，动作电压不合格。检查操作板中继电器TZJ外观，在TZJ两端（BHT23、-KM35）加电压测试其动作值，如果动作电压低于121V，证明继电器TZJ动作值不合格，需更换操作板。

3.2负极初始电压U-（0）过高

直流系统正负极绝缘不对称时，将产生电压偏移现象。检查正负极绝缘是否平衡，尤其当正极对地绝缘低于负极对地绝缘时，必须尽快消除缺陷。必要时需与厂家沟通，更换R值适合的直流监测装置。

4结论

直流系统TZJ正极侧一点接地时，若接于负电源侧的等值电容容量足够大并且继电器的动作电压过低，将引起开关误动。因此，投产验收及定检工作时需保证TZJ的动作值设定符合规程要求，直流系统正、负极对地绝缘不对称也是导致开关误动的原因之一，平时运行时需要检查正、负极是否有电压偏移，尤其是正极对地绝缘低于负极对地绝缘时，需要特别关注。当然，在工作中改进方法，养成认真细致的工作作风也是必不可少，能从根源处减少该类事故的发生。

参考文献：

[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].北京:中国电力出版社,2000.

[2]贾秀芳,陈恺,施慧.直流系统一点接地问题及简易查找法[J].电力情报，1999.

[3]南寅等.能够防止一点接地导致继电保护误动的安全型直流绝缘监测系统[J].电力系统的保护与控制,2014.