对变电站直流系统接地故障及处理方法探讨

李宁

【摘 要】直流系统的主要功能是为相关系统或结构提供电源，是变电站的重要组成部分。由于直流系统遍布变电站的各个角落，且部分地方运行环境恶劣，其接地故障在变电站中经常发生。本文通过分析变电站直流系统接地故障的产生原因，针对其故障处理原则及处理方法进行探讨。以期通过本文的阐述为减少变电站直流系统接地故障的发生，促进变电站稳定运行提供理论参考。

【关键词】变电站；直流系统；接地故障；处理方法

1.变电站直流系统接地的产生

1.1直流系统接地的概念

由于直流电源为带极性的电源，即电源正极和电源负极 电力系统交流电源有一个“地”的重要概念。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”上，而且希望其阻抗越低越好。直流电源的“地”并不是实际接地，仅仅是个中性点的概念。如果直流电源系统正极或负极对地问的绝缘电阻值降低至某一规定定值，这时我们称直流系统有正接地故障或负接地故障。

直流系统分布支路很多，负荷涉及面广，会由于环境改变、气候变化、污染、高温等引起电缆老化、接线端子老化、元件损坏以及设备本身等问题使某些绝缘薄弱元件绝缘水平降低，甚至绝缘破坏造成直流接地。且运行的时间越久，接地的可能性就越大。直流系统接地一般分以下几种类型：（1）电缆、设备、元器件老化造成绝缘水平下降，特别是遇到大雨、浓雾等特殊天气引发直流系统接地，天气好转时可能会消失；（2）设备检修或改造施工等原因造成直流系统回路线头松动、脱落并碰触金属外壳，造成直流系统接地；（3）变电站二次装置烧毁等情况引起直流系统接地，此类情况常常伴有保护动作，开关拒跳、拒合以及焦糊味等情况。

1.2直流系统接地故障产生的原因

直流系统发生接地故障往往同多种原因引起，但总结起来主要有人为和自然两方面因素。人为因素如工作人员在二次回路带电工作，使直流电源碰到接地部分：人为的机械力造成电缆损伤，使带电芯线与屏蔽层碰到一起。如果是直接接地还比较容易发现，但像芯线绝缘损伤等不一定立即发出接地信号，等到天气发生变化，湿度增大后就可能引起接地。此外，在改造、检修过程中接错电缆芯号，使电缆一端接直流电源，另一端作为备用芯而不作任何保护处理，一旦备用芯碰到设备外壳，也会造成接地故障。

自然因素如设备质量不良，直流系统绝缘老化等可能引发接地；雨天或雾天导致室外的直流系统绝缘降低可能引发直流接地；室外断路器电缆其保护铁管中容易积水时间长了可能造成接地：变压器的非电量回路，因变压器渗油或防水不严，造成绝缘损坏引发按地；设备端子受潮或积有灰尘等造成绝缘降低引起接地；断路器的操作线圈、电笛、电铃等，若引线不良或线圈烧毁后绝缘破坏引发接地。

2.变电站直流系统接地故障的处理原则

（1）处理故障过程中严禁二次回路有人工作，查找和处理必须由两人及以上同时进行，处理时不得造成直流短路和另一点接地，造成故障的进一步扩展。做好具体安全措施，避免处理过程中造成保护误动作。

（2）故障判断先微机后人工、先外后内、先次后重、先信号再控制。即在故障处理时先依据直流系统的绝缘监察装置查询到的故障支路去检查。如果没有绝缘监察装置或发现绝缘监察装置提供的判断有误则再人工进一步查找。故障点查找的范围一般先考虑室外，室外受环境影响比较大，室外排除了再找室内。在回路方面先检查对安全影响较小的信号回路，然后才是控制回路，采用拉回路的方法时，要先拉次要的负荷回路，再拉重要回路。

（3）顺停法拔插直流熔断器或者空气开关时应经调度同意，且避免在高峰负荷时进行。

3.变电站直流系统接地故障的处理

3.1处理方法

3.1.1利用绝缘监察装置判断

变电站的直流母线一般分为两段，每段母线上均装有微机型绝缘监察装置。直流系统正常工作时，装置数字显示母线电压，监测直流系统正、负母线绝缘状况。当直流系统发生接地时，装置自动启动报警之后产生低频信号，由正负直流母线平衡对地注入直流系统，再通过安装于每一支路上的传感器接收这一低频交流信号。CPU对各条线路所采集信号电流进行分析，判断出故障线路号及接地电阻值，完成自动选接地线的功能。

3.1.2利用拉路法进行判断

直流系统发生一点接地之后，绝缘检测装置发出报警信号。运行及维护人员应尽快检测出接地点的具体位置，并予以消除。利用微机型绝缘监察装置可以确定出接地点所在的直流馈线回路。对于没有设置能确定接地点所在馈线回路绝缘检测装置的直流系统，当出现一点接地故障之后，工作人员要首先缩小接地点可能所在的范围，即确定哪一条馈线回路发生了接地故障。确定接地点所在直流馈线回路的具体方法是“拉路法”。

所谓拉路法，是指依次、分别、短时切断直流系统中各直流馈线来确定接地点所在馈线回路的方法。当切除某一回路时故障消失，则说明故障就在该回路之内，继续运用拉路法，就可以进一步确定故障在此回路的哪一支路当中。例如，断开直流屏主控控制回路熔断器，绝缘监察装置“接地”信号消失，说明故障在此回路中。

查找接地故障前，应充分了解情况。如运行有无异常现象、回路有无工作、天气情况等。具体查找时，以先信号和照明部分后操作部分，先室外部分后室内部分为原则。在切断各专用直流回路时，切断时间不得超3s，不论回路接地与否均应合上。若直流失电可能引起保护及自动装置误动，在切断前应采取必要的安全措施。当发现某一专用直流回路有接地时，应及时找出接地点，尽快消除。

当用拉路法找不出接地点所在馈线回路时，可能原因如下：（1）接地位置可能发生在充电设备回路中、蓄电池组内部或直流母线上；（2）直流系统采用环路供电方式，而在拉路之前没断开环路；（3）全直流系统对地绝缘不良；（4）各直流回路互相串电或有寄生回路。

3.2查找步骤

3.2.1定位到总路空气开关

目前直流屏上都安装有微机直流绝缘检测仪，发生直流接地时，绝缘检测仪会报出是哪一极（正极还是负极）接地、接地电阻是多少，随后会报出接地支路号，根据支路号就可将接地点定位到总路空气开关。如果绝缘检测仪（绝缘监察装置）没有选线功能，只有对总路空气开关进行拉路寻找确定总路空气开关。

3.2.2定位到分路空气开关

用内阻不高于20000Ω/V的万用表或电压表在直流屏监视接地极母线对地电压。根据现场标示和相关图纸，找出总路空开下级串接的所有空气开关（或熔断器），按照先信号后控制、先室外后室内的原则排出拉路顺序。

3.2.3找出接地的确切位置和确切原因

定位到分路空开后，已没有空气开关可拉，接地点的进一步分区和判断只有依次解开控制室到场地直流电缆芯线。每解开一根电缆，就用摇表在端子排测量接地极对地绝缘电阻，若绝缘恢复，则接地点在本电缆和电缆对侧回路之内。若解开所有电缆前绝缘仍没有变化，则接地点位于保护屏内部。按上述方法解开电缆芯对回路进一步分段，摇测绝缘，再仔细察看，反复触摸，直至查出接地点。

4.结束语

在变电站中所使用的各种重要设备的电源都是直流电源，这样一种状况下就会对供电的安全可靠有着非常高的要求，这也就是说。供电的安全与否对于整个变电站都有着至关重要的作用，也是变电站安全正常运行的重要保障和前提。文中正是基于这样一种大的前提。在简要介绍了直流系统接地定义的前提下具体分析了直流系统接地的可能原因和较为严重的后果，并最后相应的给出了切实可行的解决方案，仅供同行参考。

【参考文献】

[1]高智勇.查找直流接地故障方法探讨[J].四川电力技术，2002，（8）.

[2]田瑞敏.变电站查找直流接地浅谈[J].科技情报开发与经济，2006，（16）.