变电站直流系统运行及故障处理措施

黄思磊　王印月

摘 要：作为变电站的重要组成部分，直流系统在变电站中的应用非常广泛，具有为相关系统或结构提供电源的作用。变电站运行的环境各不相同，有些地方环境较为恶劣，这就给变电站的安全运行带来了不利因素，直流系统接地故障时有发生。文章对变电站直流系统接地故障的产生原因进行了深入的分析，并针对其故障处理原则及处理方法进行了详细的探讨，为减少故障的发生、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间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。

在环境、气候、污染、高温等外界条件的影响下，很容易导致直流系统电缆和接线端子老化，以及设备本身发生故障、元件产生损坏，进而引起某些绝缘薄弱元件绝缘水平降低，严重的情况下甚至使绝缘遭到破坏进而导致直流接地故障的发生。直流系统具有负荷涉及面广、分布支路多的特点，并且随着运行时间的增加，发生故障的可能性也随之增大。通常来说，在浓雾或大雨等恶劣的天气，对于直流系统的绝缘性能非常不利，这时如果电缆、设备、元器件等存在老化现象，将使其绝缘水平明显下降，进而引发直流系统接地。然而，在天气好转时故障可能会消失。在进行设备的检修或者改造施工时，由于操作不规范或其他原因造成直流系统回路线头松动、脱落并碰触金属外壳，从而引起直流系统接地。此外，直流系统接地故障也可能因变电站二次装置烧毁而引发，并通常伴有保护动作，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的原因是多种多样、十分复杂的。然而，也可以简单地归结为人为和自然两方面的原因。一般来说，人为因素是由于工作人员不细心或没有按照规范进行操作。例如在二次回路带电工作时，使直流电源接触到接地部分。电缆在人为的机械力作用下造成损伤，屏蔽层与电芯线接触。如果是芯线绝缘损伤，则不同于直接接地，不一定会立刻有接地信号发出。因此，并不容易被发现，如遇浓雾或大雨等天气引起湿度的增大，接地故障就很容易发生。

自然因素所导致的接地有多种原因，如设备质量不合乎要求，直流系统绝缘老化；雨天或雾天等恶劣天气增大湿度，降低室外的直流系统绝缘性能；室外断路器电缆的保护铁管长期积水；由于变压器渗油、防水不严引起变压器的非电量回路绝缘受到损坏；因为集聚灰尘或受潮等原因，引起设备端子绝缘性能降低。

2 变电站直流系统接地故障的处理原则

2.1 在对故障进行处理时，必须采取具体的、有效的安全措施，避免出现保护误动作。在进行故障的查找和处理时，不允许一人进行操作，必须由两人及以上同时进行。为防止故障被扩展，在处理故障时，应避免引起直流短路和另一点接地。二次回路严禁有人工作。

2.2 判断故障时要按照一定的顺序，即先微机后人工、先外后内、先次后重、先信号再控制。通常来说，直流系统会配有绝缘监察装置，应先根据监察装置查询到的故障，去检查怀疑有故障的支路。对于没有绝缘监察装置的直流系统，或监察装置判断有误，就需要进行人工查找。对于直流系统来说，室外受到环境的影响较大，发生故障的可能性较高，因此在进行故障查找时先排除室外故障，再进行室内故障的查找。

2.3 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

在变电站的直流母线上，装有微机型绝缘监察装置，母线通常分为两段。正常工作状态下的直流系统，母线电压可以在监察装置上显示。此外，监察装置还具有对直流系统正、负母线的绝缘状况进行监测的作用。当接地故障发生时，装置自动启动报警并产生低频信号，由正负直流母线平衡对地注入直流系统。每一条支路都安装有传感器，用于接收低频信号。接下来，由CPU分析各条线路所采集到的信号电流，从而对故障线路号和接地电阻值进行判断，实现自动选接地线的目的。

3.1.2 利用拉路法进行判断

一点接地故障发生后，直流系统的绝缘检测装置将发出报警信号。工作人员对于接地点的具体位置应及时查找并尽快消除。通过微机型绝缘监察装置，能够对接地点所在的直流馈线回路加以确定。对于直流系统没有设置可以确定接地点所在馈线回路的绝缘监察装置的情况，一点接地故障出现时，应首先缩小接地点可能存在的范围。通常情况下，可以采用“拉路法”来确定哪一条馈线回路发生了接地故障。

在进行接地故障的查找前，应对直流系统的运行状况进行充分的了解，从而更加快速和准确的查找和判断故障的原因。例如系统运行是否正常、回路工作情况、天气的因素等。查找故障时，应依据先信号和照明部分后操作部分，先室外部分后室内部分的顺序。切断各专用直流回路的时间不得超过3s，回路是否接地都必须合上。切断前应该采取相应的安全措施，因为如果发生直流失电，可能会导致保护及自动装置误动。

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。

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，直流电源的应用非常广泛，作为各种重要设备的电源，直流电源的安全性和可靠性是非常关键的因素。供电的安全与否对于整个变电站都有着至关重要的作用，是变电站得以安全、正常运行的前提和保障。为此，必须对直流系统接地的产生原因和引发的后果进行深入的分析和研究，并获得相应的解决方案和措施，以确保电力系统安全稳定运行。

参考文献

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