直流系统基本原理

①在较小的直流馈线中，出现环网，由于 环流可能导致该馈线烧毁，甚至引起火灾 ②缩短蓄电池使用寿命 ③接地故障检测灵敏度下降，发生接地故 障，不能及时正确告警 ④接地引起保护误动的机会越大 ⑤可能引起设备拒动
可能引起火灾

控制回路电缆线径通常较小，如2.5mm² 、 1mm² ，当存在几安培甚至几十安培环流 时，电缆将长期过热，可能引发火灾，烧 毁直流系统。
2.5接地故障种类
电阻性接地 有源接地 多分支接地

2.5.1 电阻性接地
单点接地
多点接地

R1=80k,R2=60k,R3=70k R1//R2=34.3k;R1//R2//R3=23.0K
两级接地
2.5.2 有源接地
交-直流串电接地
特点：

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AC220交流接地，非接地母线最高电压约 530V，可能击穿PCB板线路间绝缘 PT58V交流接地，PT端电压会下降，导致 保护控制设备的母线电压计算结果误差较 大 有些直流接地检测设备，会损坏
接地引起保护误动的机会越大
接地故障告警检测灵敏度下降，有接地故 障时不能及时告警与处理，极易造成2点或 2点以上接地故障，从而引起保护误动 接地故障信号电流增加，可能导致一点接 地引起保护误动


3.3环网的类型


1正－正环网 2.负－负环网 3. 正－负环网 4.正负－正负环网
正极－正极环网
危害1：误动
危害2：拒动
危害3：损坏直流电源

两极都发生接地故障，可能使直流系统的 母线发生短路，烧毁供电电源设备和供电 网络。
2.4接地引起系统故障 的典型案例


2000.7—河北某220KV站，暴雨造成两点 接地，电动刀闸误动； 2002.8—湖北某220KV站，原有接地故障 无法排除，暴雨造成另一点接地，主变误 动；



施工过程，负荷电源线连接错误：跨接2段 母线，某个负荷电源线多于2根，多出的电 源线接到另一段母线； 倒负荷操作，将某负荷转到另一段母线后， 未将原来的那一段的负荷开关断开；导致 该负荷由2段母线同时供电，从而产生环网 在同一电缆中的，分属2段母线的供电电缆 之间绝缘下降
3.2环网的危害



据DL/T856-2004“电力 用直流电源监控装 置”A..1直流系统发生接 地故障或绝缘电阻低于整 定值（见表）时，直流绝 缘检测装置应可靠动作。
系统电压 （v） 220
110
绝缘整定值 （kΩ） 25
7
48
1.7

而国家电网公司《直流电源系统运行规范》第二十 八条：“220V直流系统两极对地电压绝对值 差超过40V或绝缘降低到25以下，48V直流系统 任一极对地电压有明显变化时，应视为直流系统接

2003.5—广东某220KV站，拉闸查找直流 接地故障，误跳一台220线路开关；
2004.12—黑龙江某220KV站，拉闸查找接 地故障，引起220主变保护误动；

2005.03— 辽宁某 220KV 站，拉闸查找接 地故障，保护误动；



2005.05— 贵州某 500KV 站，暴雨造 成两点以上接地，2台220KV开关误动， 后查出两个接地故障点； 2005.06— 广东某 220KV 站，拉闸查 找直流接地故障，误跳一台 220线路开 关； 2006.07— 广东某 110KV 站，用国内 某公司产品查接地，主变误动。
１.３负载



各类保护装置：母差；线路；变压器保护 等 各类控制设备：备自投；低周减载等 各类断路器
１.４滤波元件


构成： 抗干扰电容盒 对地滤波电容 作用：提高微机化保护控制设备的运行可 靠性
１.５保护元件




防止供电回路过流的保护元件：保险或空 气开关 蓄电池和充电机与直流母线之间一般采用 保险 直流母线与各供电回路即馈线之间一般采 用直流空气开关 为减少大面积失压事故，一般采用３－４ 级的级差配合
１.６故障监测装置



接地故障监测装置：检测直流系统各种接 地故障，告警并选线 蓄电池故障监测装置：监测单体电池端电 压、内阻等，及时发现电池短路、开路、 落后、过温等故障，并告警 环网故障监测装置：检测２电２充独立运 行的２套直流系统是否存在电气连接现象， 发现环网则及时发出告警信号
２ 接地故障现象


危害： 接地故障告警灵敏度下降 接地引起保护误动机会增加
负极－负极环网

危害： 接地故障告警灵敏度下降 接地引起保护误动机会增加
两极环网




危害： 引起直流系统火灾 缩短蓄电池使用寿命 接地故障告警灵敏度下降 接地引起保护误动机会增加
正极－负极环网


引起两套直流系统同时接地故障告警：一段正极 接地，另一段负极接地 造成图中负载“失压”，即没有工作电源，可能 引起设备拒动
缩短蓄电池使用寿命


由于两组蓄电池的实际容量与自放电存在差异， 采用相同浮充电压充电，将导致1组蓄电池过充电， 另1组蓄电池欠充电。而过充电与欠充电都将缩短 蓄电池的寿命。 任何一组蓄电池中出现落后电池，将同时拖垮两 套蓄电池。
接地故障检测灵敏度下降


两套绝缘告警装置并联运行，绝缘电阻测量值变 为5/3倍；如整定25k告警，当25k接地时，测量 的电阻值为41.7k，不告警，需要等绝缘电阻降 低到15k，才能告警。 并联运行的绝缘装置越多，接地告警检测的灵敏 度下降越多。
4.5正极I－负极II； 负极I－正极II 环网

引起两套直流系统同时接地故障告警：一段正极 接地，另一段负极接地 造成图中负载“失压”，即没有工作电源，可能 引起设备拒动
谢谢大家！
直流系统的基本原理
1. 直流系统的构成
１.１电源


蓄电池的作用： 提供事故跳闸等操作电源； 交流停电、充电装置损坏等情况下，提供 保护控制等设备的工作电源 充电装置的作用： 提供正常的负荷电流 提供蓄电池浮充电流 提供蓄电池均充电流
１.２供电网络


组成： 直流母线 母线到各个负载之间的供电电缆 接线端子
3.环网故障


重要变电站或发电厂的直流系统，为 提高供电可靠性，大都采用2组蓄电池与2 个或以上充电机。正常情况下，2组蓄电池 要求分开运行，即构成2组独立的直流电压 系统。 由于各种原因，如施工带来的寄生回 路等，造成2套独立运行的直流系统，出现 了电气连接现象，称之为环网故障。
3.1环网产生的原因
２.1 接地产生的原因



绝缘老化、破损：如电缆、绝缘座 机械振动：电缆距金属较近，机械振动磨损电缆 绝缘 灰尘沉淀、潮湿：如接线端子、PCB板集有灰尘， 在空气湿度较大的情况下，绝缘下降 生锈：如仪器仪表的金属外壳 漏水：如端子箱、压力表密封不好； 裸露：如备用电缆芯没有包好
1.3 接地故障危害