关于变电站直流系统接地故障及处理措施探析

杨莉敏/国网山西临汾供电公司

关于变电站直流系统接地故障及处理措施探析

杨莉敏/国网山西临汾供电公司

直流系统由于其相对独立的特性，广泛应用于需要独立稳定电源的场合，是变电站二次回路的重要组成部分。变电站的工作运转十分复杂，使得诸如直流系统接地故障的查找和处理等问题显得非常困难。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。

变电站；直流系统；接地故障；处理方法

引言：直流系统接地故障会导致断路器跳闸或者拒动，直接威胁着变电站直流系统的安全运转。随着我国经济建设步伐的加快，电力系统的负荷飞速上升，加强变电站直流系统接地故障排查和处理力度，对于保障电力系统正常运转和供电安全意义重大。

一、变电站直流系统接地概念简述

（一）直流系统接地的概念

在直流电源系统下有个“地”的概念。这个地指的并非一般意义上的土地或者地面，而是相对于电源正极和负极来说中性点的意思。电力设施、设备的使用过程中，出于安全角度考虑，所有电力设备的外壳都会与这个“地”连接到一起，同时要求所连接的这个“地”阻抗越低越好。发电厂、变电站的设备更是如此。如果直流电源的电极，无论正极还是负极与这个“地”连接，或者是正负极与这个“地”之间的电阻低于某一规定值，则称之为直流系统接地故障。直流接地严重危害用电安全，极易引发设备或人身伤害，是变电站重点防范的危险源之一。由于直流系统用途广，分布面积大，外部环境产生的影响因素也非常多，从而使得直流接地发生的概率比较高。设备使用时间过长、自然环境变动、恶劣的气候、温度、污染等引发的电缆老化、接线端子老化、元件损坏以及设备本身的问题等原因使原本绝缘能力就不高的元件绝缘水平进一步降低，直至绝缘层破坏进而引发直流系统接地。常见的直流系统接地包括如下几种：（1）电缆、设备、元器件老化造成绝缘水平下降引发的直流系统接地。特别是遇到空气中湿度较大的时候，比如大雨、浓雾等特殊天气里都容易引发直流系统接地，一旦天气好转，空气湿度下降时直流系统接地现象就可能会消失；（2）人为原因导致电极与“地”接触引发的直流系统接地。比如设备检修或改造施工过程中操作不慎造成直流系统回路线头松动、脱落并碰接触触金属外壳，造成的直流系统接地：（3）变电站二次装置烧毁等情况引起直流系统接地。这种直流系统接地发生时往往同时产生保护动作，有开关拒跳、拒合以及焦糊味等情况。

（二）直流系统接地故障原因分析

直流系统接地故障发生的原因上面已经有所提及，具体原因数量众多，种类繁杂，但大体上可以分为人为因素和非人为因素两个方面。人为原因常见的有检修过程中工作人员二次回路带电工作，导致直流电源碰到接地部分、施工时机械造成电缆损伤，使带电芯线与屏蔽层接触连通。和动作产生后直流系统接地立即发生相比，电芯线绝缘损伤等这种情况不一定马上引发系统接地现象，而是要等到天气变化，空气湿度增大到一定程度后才会发生直流接地，所以具有一定隐蔽性，更加难以及时发现处理。另外，如果在改造、检修过程中接错电缆芯，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。

非人为因素一是设备自身原因，比如元件质量不合格、绝缘层电阻过低或老化过快等都可能引发直流系统接地，二是由于自然环境原因导致的直流系统接地。比如雨天或雾天空气湿度大，导致室外的直流系统绝缘水平下降就可能导致直流接地；室外断路器电缆其保护铁管中容易积水时间长了绝缘层破损也会引发直流接地；变压器的非电量回路，因变压器渗油或防水不严，造成绝缘损坏引发直流接地；设备端子受潮或积有灰尘等导致局部电流过大引发直流接地；断路器的操作线圈、电笛、电铃等元件，如果引线不良或线圈烧毁导致绝缘层破坏也会引发直流接地，而设备绝缘老化更是直流接地的重要原因。

二、变电站直流系统接地故障的处理原则

1.在处理直流系统接地故障时，必须提前做好人员清场工作，特别是二次回路严禁有人存在。同时，处理直流接地故障，无论是查找故障点还是处理故障阶段都必须有两人以上才允许进行。在处理过程总，要防止引发直流短路或其它直流接地发生，避免故障进一步发展。做好具体安全措施，避免处理过程中造成保护误动作。

2.判断故障位置要坚持先微机后人工、先外后内、先次后重、先信号再控制的原则。具体来说，在处理直流接地故障时首先要利用直流系统绝缘监察装置查询故障位置，如果绝缘监察装置提供的信息不准确，再进行人工查找。由于室外影响因素更多更复杂，引发直流接地故障可能性更高，所以在查找时优先查找室外，室外没有再找室内。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，如果需要切断回路时，要先拉次要的负荷回路，再拉重要回路。

3.在使用顺停法时，进行直流熔断器或者空气开关拔插操作应提前与调度沟通，获得同意方可实施，并且要避开用电高峰时间，以免给电力系统造成更大压力。

三、变电站直流系统接地故障点查找方法

（一）利用绝缘监察装置判断

变电站的直流母线采用两段式设置，每一段母线上都有微机型绝缘监察装置，负责对母线电压和直流系统正、负母线绝缘状况进行监测。当发生直流系统接地故障时，绝缘监察装置在发出警报的同时向系统各部分发出低频信号，并协调正负直流母线对地注入直流系统。系统内各支路上都安有传感器，传感器接收到绝缘监察装置发出的低频信号后将相关信息反馈给CPU,由CPU综合各部位返回的信息后对故障线路号及接地电阻值进行分析判断，完成自动选接地线的功能。

（二）利用拉路法进行判断

如果系统没有安装绝缘监察装置，无法自动获得故障点位置时，就必须以人工的方法进行排查。拉路法就是人工排查故障点的一种常用方法。之所以称之为拉路法，是因为该法是通过对直流系统中各直流馈线的依次、分别、暂时性切断来判断接地点所在馈线回路的方法。当故障所在馈线回路被切断时，故障现象就会消失，通过这个原理，分别条馈线回路进行切断，不断缩小故障所在位置的查找范围，最终实现对故障点的精准定位。

由于引发直流系统接地故障的原因有很多，所以在查找接地故障前，要尽可能地全面充分了解发生故障时系统运行的情况和环境等细节信息，比如系统运行是否正常、回路是否处于工作状态及天气情况等。

四、结束语

及时、准确查找出直流系统接地故障点对于迅速修复故障、排除系统安全隐患、恢复正常工作状态具有重要意义。由于直流系统分布范围极广，可能引发直流系统接地的因素非常复杂，为加快故障查找速度，工作人员要在日常工作中做好系统运行状态和运行环境详细信息的收集、整理，掌握故障多发区域。当发生接地故障后，能迅速排除不可能的因素，尽量缩小排查范围，从而提高排查效率和速度，在最短时间内确定故障位置。

[1]高智勇.查找直流接地故障方法探析

【J】.四川电力技术，2002，（8）.