试论直流接地故障的对策

魏本成?张兆斌?李帅

摘 要：怎样快速、及时处理变电站直流系统接地故障，是保证电力系统安全运行的关键。本文通过对变电站直流系统接地故障进行较全面的分析探讨，研究内容包括产生、检测、排除、分析、研究等方面，进一步探讨查找和排除此类故障的方法，以期对于提高变电站运行可靠性、安全性研究工作有所帮助。

关键词：直流系统接地；故障；问题；对策

电网是保障社会生产活动以及居民正常生活用电的保障。变电直流系统种类繁多、接线情况复杂，是电力系统中非常重要的电源系统之一，变电直流系统是一个独立的电源，脱离发电机以及系统运行方式改变的影响，是由浮充电装置和蓄电池组并联供给直流符合的运行系统。随着区域电网的不断发展建设，变电站设备的不断增多，构成了庞大复杂的直流电源网络，这给查找直流接地故障的提出了新的挑战。直流系统发生接地故障会造成很大的故障隐患，当发生接地时，应及时采用仪器和正确可行的方法查找并排除故障，对区域电网的安全运行具有十分重要的保障作用。

一、直流电接地分析

1.直流系统接地的定义。当直流系统的正负极和地面之间的绝缘值降低至稳定值或者规定值的时候，我们把这种情况成为直流系统接地。正接地或者负接地取决于是正极还是负极绝缘水平低于规定值时。

2.直流系统接地产生的原因。因为直流系统不间断工作、长期带电、支路多、符合涉及面广，当环境改变、气候发生变化、出现高温异常天气和发生污染的时候，电缆有可能会发生老化现象，还有接线端子老化、原件发生损坏等问题，这些问题和设备自身等问题有可能会降低绝缘水平。一般情况下，接地的概率会随着投入使用的时间的提高变大。尤其是在遇到下雨、浓雾等不利天气情况下，因为电缆、设备、元器件老化等引起的绝缘水平的下降，这时有很大可能出现直流系统接地，当天气转好的时候这种情况便消失。还有，设备检修或者工程改造引起直流系统回路线头松动，因而发生脱落或者松动现象，之后触碰到金屬外壳，这种情况也会引起直流系统接地。还有一种情况较为特殊，当变电站二次装置烧毁也会引起直流系统接地，当这种接地情况发生时，常常伴有保护性动作，如开关拒跳、拒合等。

3.直流系统接地的种类和危害。从构成总结分为以下几种：按接地类型可分为直接、间接接地，按照接地极性分为正、负接地，除此，按照接地情况可以分为单、多点接地，环路接地、绝缘和交流办接地等等。这些归类往往依据各地的直接接地情况。

二、查找和排除故障的流程和方法

1.故障查找流程。无论是正极接地还是负极接地，两者中只要出现一者，也就是对地造成新的接地回路必须及时排除，一旦出现二点或者多点接地就会出现故障乃至事故。变电站的直流接地虽然复杂，常规保护和微机保护的故障=排除法具有一致性。通过总结区域网多年运行过程中排查直流系统接地故障的现场情况和总结经验，将故障排查流程分为以下几种情况： （1）采用分段查找方法和拉路法等查找直流接地故障点，确定之后及时进行处理。 （2）依据直流接地故障检测装置的显示情况或者结合直流屏故障情况显示，做出判断分析，确定出故障回路以及种类。

2.故障排查方法。如果不能精准无语地判断出故障回路时，我们通常采用拉路法。一般情况下，人们借用直流接地回路瞬间停电的方法，判断出该回路是否发生在该直流接地点。其依据在于一旦直流接地回路从直流系统中脱离开来运行，直流母线的正极和负极对地电压就会出现平衡。基于直流系统的不间断特殊性，人们不能随意断开停电。计算机的普遍使用，微机保护同样禁止断开直流电源的随意性。在现场排除故障的时候，非正常情况下的闭环回路也时有发生，采用双电源供电回路，还有变电站在现场施工等过程中留下直流负载的信号、控制回路和保护回路之间没有做出区分等，增加了直流接地故障的查找难度。拉路法很有可能会引起控制回路或者保护回路跳闸等事故的发生。在分类较为清晰的新型直流系统中，专用断路器控制投退情况，因此可以通过控制开关的操作或者保险进行拉路检查工作。然而，许多直流回路交叉复杂，对于旧直流系统，没有显而易见的控制开关，一般采用打头法分段查找，即通过打开直流回路特定电缆接头。它实际上是对拉路法的延伸工作。依据现场的故障排除积累经验，整理出一下几种可用方法：第一步确定区分出为正极接地还是负极接地，测量出正、负极接地电压。两段母线之间的区分，确定查找的范围，帮助判断出直流接地发生的段位。如果站内的二次回路存在施工情况或者检修，应该立即停止，拉开工作电源，查看信号的消除工作。通过分段拉路法排查时，必须用蓄电池提供操作电源，先停下照明回路和信号回路等。

3.故障误报。变电站直流系统运行通常会出现误报的现象，例如，当直流屏绝缘监察系统发出接地告警，然而测量母线电压和直流回路电阻结果为正常显示值，这就表明直流系统并没有真正的发生系统接地故障。

三、直流接地检测装置和绝缘监测装置

1. 便携式装置。作为拉路法的辅助仪器，便携式检测仪器为排查故障提供了一个较好的方法。和认为拉路法一样，便携式检测装置无需断开直流回路电源。当出现接地回路就会发出报警信号。在基本原理上，和在线装置的信号注入方法如出一辙。其移动式采集互感器在各个分部回路上测量，由于其具有任意移动性，利用此优点可以更方便查找各个接地点。然而，由于目前存在的产品和直流系统的兼容性和抗干扰能力都比较差，存在较高的误报现象，这项装置并没有大量采用和全面推广，仅作为查找参考仪器使用。

2.在线检测装置。直流接地选线装置一般情况下是以信号注入法等多种原理设计而出，是安装穿心式的电流互感器于各分支回路上，当各个互感器接受到的信号经过直流接地选线装置作出分析判断，确定出直流接地的分支回路，对应编号传感器编号和接地检测器显示部分。它的优点在于能够达到在线监测的目的，对各分支回路的接地状态进行实时监测。在检查接地回路的时候，精确度很高的仪器是不可缺少的设备。但是，其缺点是大部分存在测量精度较低而误报率较高，还有抗干扰能力也较差，导致使用上出现了不少问题。

3.直流系统绝缘监测装置。直流系统通常只被允许有一个接地点，也就是常说的绝缘监察继电器的接地点。而结缘监察继电器是利用平衡电桥的原理，当直流系统的正、负极中的一者对地绝缘抗阻值下降到设定值的时候，正对地电压或者是负对地电压差使得电桥失去平衡性，这时发生了变化，我们就可判断其为直流系统绝缘。

四、结语

每一个区域电网必然已经运行很多年，时间的推移，设备的老化等导致直流系统中产生许多隐患，。变电站直流系统日常维护也存在着很多问题，通过分析直流系统接地故障因何产生，全面阐述、研究直流系统接地故障，在此基础上，找出更为有效的排查直流接地故障的方法，并研究出更为有效的直流接地监测装置，提高变电站直流系统的安全运行性能，对于保障居民的用电安全具有很大的意义。因此，学者和相关技术人员应该加大对问题的研究探讨工作力度，为稳固电网提供理论基础，保障居民生产、生活用电。

参考文献：

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[2]陈肇辉.变电站直流系统接地故障的处理方法[J].广东科技，2008（3）.

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