线路保护改造中直流接地故障分析与处理
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珠海深能洪湾电力有限公司的研究人员蔡林，在2016年第11期《电气技术》杂志上撰文指出，保护改造过程中出现直流接地时，将影响装置调试及投运，因新旧回路在设计和布置上的差异，诸多问题集中出现，给故障处理增加难度。
本文通过排查直流接地，找出接地原因；检查中遇到开关偷合，查找开关合闸令来源，发现新旧设计图纸的差异，解释了保护装置和开关机构防跳回路的区别及实际应用。对技改工程现场施工作业、工程质量以及关键风险的把控提出了更高要求，对同类实际工程具有一定参考意义。
某电厂为配合对侧变电站解决旁路代路问题，对线路保护装置及保护通信通道升级改造，技改方案为更换装置保留二次回路。原装置为四方CSC-103A，现更换为CSC-103BN线路保护，通信通道保留原专用光纤另外新增2M复用光纤通道。
根据合同规定，装置内部接线由供货商负责，装置外部由电厂负责，由于二次回路保留，施工时需要对照原设计图纸、现设计图纸以及厂家图纸进行安装调试。另外工期紧张，作业面小，工程复杂，难免会出现各种问题延缓工程进度，如不能及时彻底解决，不仅影响工期且容易留下安全隐患。
本文将就施工中出现回路直流接地以及检查过程中出现开关误动的问题进行分析与探讨。
1 接地现象
开工前退出保护装置时，当一次开关分闸后主I屏分相操作箱JFZ-12FB面板上A相分位灯亮度较低并伴有闪烁，甚至完全熄灭，怀疑装置故障所致，先将保护装置停电拆除，待换新装置后详细检查。
主I屏装置全部安装接线完毕并进行核对后，对回路测绝缘合格准备送电。当合上分相操作箱JFZ-12FB电源4DK1、4DK2开关，发现其面板A相分位灯依然存在之前问题，测量两组电源电压，4DK1的回路I负极有接地现象，负极0V，正极+220V，4DK2的回路II电压正常。
对两路电源分别拉路检查，断开4DK2后回路I接地现象仍存在，断开4DK1后回路II并没有接地现象，排除寄生回路影响。另外还有一个重要现象是，当线路2848开关在合位时接地消失，电源恢复正常。
2 故障处理
2.1 分位灯异常检查
对于直流接地，按照常规拉路检查方法逐一排查，对端子排上所有负极接线分别拆除测量。当就地开关控制柜操作电源I负极102I拉开时接地消失，结合A相分位灯闪烁现象，将排查重点放在了就地开关控制柜内。
如图1所示，A相分位灯不亮或闪烁，说明发光二极管LTWa电压不稳定，回路中有开路或短路的可能，鉴于装置整体封装，先检查装置与就地柜之间的连接电缆1051a，测量电缆对地绝缘较低，电缆线芯电阻>1kΩ，测量B、C两相均正常，由此判断A相电缆可能有破损甚至断开缺陷。
但是无法解释回路I负极接地现象，因为按照现场图纸1051a两端并没有直接接在正负极上，而是通过了电阻或继电器与两端相连，即使有接地，两极测量电压也不应该是0V和+220V，因此接地点并不在此。
电缆缺陷毋庸置疑，需要将其更换，由于电缆较长查找费时费力甚至可能影响正常运行设备，此次工程有新放电缆，可利用备用芯将其更换。考虑A、B、C三相是同一根电缆的三芯，如果其中一芯有破损，其余两芯破损可能性较大，于是将三相同时更换，更换后虽接地现象仍存在，但分位灯恢复正常。
图1 分合闸回路示意图
在检查过程中发现1051电缆并非按现场照图纸接线，而是如图1中虚线所示，没有接入开关操作机构防跳回路，仅仅是串接一个开关辅助常闭点直接与负极相连，这对故障排查方向有一定误导。
另外，当更换备用芯1051a时（此时1051b、1051c已拆除尚未接线，一次开关在分位），一次开关出现三相偷合闸。这两个疑点增大了后续检查工作量，甚至一度影响整个工期。后文将对其分析探讨。
2.2 负极接地检查
就地控制柜内所有负极接线经排查后均未发现接地点，而装置内部绝缘也没有异常，但当一次开关分闸时接地出现，而合闸时接地就消失。判断和跳位继电器有关，之前已将跳位继电器励磁线圈电缆缺陷处理，那么接地故障必与跳位继电器二次触点有关联，根据这一思路，对照原理图将跳位继电器二次触点端子逐一排查。
最终发现是将一组跳位接点的一端接入了102I负极电源上，而另一端接在了DCS公共接地端，这就有了开关分闸时接地，合闸时恢复的现象。出现这种问题主要是因为设计图纸有误，DCS端子和负极正好差了一个端子，施工人员对照图纸也没能发现问题。
3 问题分析
3.1 操作机构防跳回路短接
如图1所示，保护装置和开关分属不同的设备和厂家，各自均有一套防跳回路，1051电缆没有接入开关操作机构防跳回路，通过串接开关辅助常闭点替代防跳回路，是由于当年施工人员误接线还是其他原因修改了方案？
先看一下两个防跳回路的工作原理。
1）当保护装置发出合闸令时，即SHJ或ZHJ动作，通过HBJa继电器、TBJUa常闭点到操作机构合闸回路，若此时保护装置动作发出跳闸令，即TJ动作，TBJa继电器带电，其位于保护防跳回路的常开点闭合使TBJUa继电器带电，TBJUa常闭点断开以切断合闸回路，从而达到保护防跳的功能。
2）操作机构收到来自保护的合闸信号时，合闸线圈52C吸合，开关动作，辅助常开点S1闭合，防跳继电器52YA带电并自保持，其位于合闸回路的常闭点断开并切断合闸线圈52C电源，直到合闸信号消失，52YA返回，这就是操作机构防跳原理。
两种防跳回路的区别在于，保护防跳是经跳闸回路启动防跳继电器，意味着必须要保护跳闸继电器TJ启动才有效；操作机构防跳是通过开关辅助触点启动防跳继电器，即需要一次开关实际动作合闸才能切断合闸信号，两种防跳回路各有各的优势。
如果两个同时接入，如图1所示，合闸信号消失后，TWJa和52YA仍然串接带电，虽然52YA的电压可能已使其触点返回，但回路经S1继续接通。此时TWJa线圈保持励磁，同时分闸回路中的HWJa经S4接通带电，这样的话合位继电器HWJa和分位继电器TWJa均带电启动，这对于保护装置是不允许的。
基于上述原因，两个回路只能选其一，现场实际一般保留保护装置的防跳回路，这就不难解释之前的疑问。
3.2 开关偷合
一次开关出现三相合闸的原因只有两种可能，一是开关机构上手动合闸，另外就只能是合闸线圈带电合闸。此开关是分相操作断路器，若要三相同时动作合闸，必然是三相合闸线圈同时带电动作。
若是因负极一点接地，即使再有两点接地，也只能是短接分合闸线圈，这种情况最有可能的是开关拒动。最重要一点是仅仅接通了1051a一根线芯就导致了三相同时合闸，据此分析合闸令应该是来自保护装置。
图2 单相重合闸逻辑框图
图1所示，保护装置合闸启动分别是手合SHJ和重合闸ZHJ，排除手合可能，只能是重合闸动作。重合闸有两个启动回路：保护跳闸启动以及TWJ启动重合闸。如图2所示启动逻辑，在“单重方式”下投入KG7“单相TWJ启重合”控制字，任一分相跳位继电器TWJ动作且没有三跳命令，同时重合闸充满电的情况下，将启动重合闸ZHJ继电器。
当时现场调试组已经将定值输入，并投入单相重合闸方式，这才有了“开关偷合”的情况，而在拆除1051线芯时调试组还没有修改定值，因此解释了拆除时和接入时开关不同的现象。
4 结论
保护技改工程量大、时间紧迫、新旧回路的衔接更加复杂，工程中难免会出现一些问题，需要认真仔细把控安装调试各个环节。对于只换装置保留二次回路，新旧图纸设计有所差异，再加上供应商施工人员不熟悉现场会有一些错误，除了严格按照施工方案作业外，还要对施工过程、工程质量以及关键风险进行把控。
对于新旧回路均要在测量绝缘合格后方能接入，并且在装置上电无异常后才能进行相关调试工作；对于设计图纸有疑问必须经过多方讨论并征得工程负责人同意后才能修改，并做好记录；在进行故障查找处理时，要熟悉现场图纸和回路，沟通好现场作业各方，以免出现故障扩大或误动其它设备造成不良后果。