水电厂直流系统接地故障分析及处理

刘兴荣

[摘 要]文章首先探讨了不同类型的直流系统接地故障，并简要介绍了接地故障的绝缘检测方法。其次重点分析水电厂直流系统接地故障发生的原因，以及处理过程中应用的主要技术。详细总结万用表测量法中的技术要点，帮助技术人员快速判断故障位置，并制定出有效处理方案。

[关键词]直流系统；接地故障；故障分析

中图分类号：TM86 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0223-01

一、直流系统接地故障类型

阿鸠田水电站建设规模庞大，为保障水电厂的正常运行，接地故障预防成为检修工作中的重点内容，下面将对直流系统接地故障发生的类型进行分析。

1、电阻性单点接地

水电厂直流系统运行过程中，接地部分的电阻值大于系统中电压流通的阻值，会造成线路中干扰过电压不能正常流入到接地端，对供配电环节造成影响。该种情况是因电阻值单向增大造成的，绝缘保护层受到干扰，输电线路正常运行状态下会发生告警，表示接地端已经出现异常，虽然在短时间内不会对系统稳定性造成影响，但如果不及时维护，会引发两点接地的严重后果。

2、多点经高阻接地

此时检验直流系统接地部分的电阻阻值会有明显降低，与常规工作状态不同，阻值变化会超出额定范围。故障发生后并不能第一时间发出警告，报警系统是根据阻值设定范围进行导通的，只有阻值下降到安全范围之外，系统才会自动报警。技术人员对各接地点的电阻值进行测量，会发现都有明显的增高，因此判断故障发生的具体位置会产生困难，需要进一步分析。

3、多分支接地

线路中接地点设置不合理，出现多点共同接地的情况，常规使用中干扰磁场也增多。该故障类型发生后很难找到具体的断开点，线路整体形式遭到破坏，分线路中的接地点在总线路中重复存在，为检修工作带来困难。判断故障发生点时需要将现场线路全面检修。

二、直流系统接地故障绝缘检测法

1、正负母线接地检测法

接地故障发生后最明显的特征是电阻值发生变化，针对这一特点，可以使用静态检验法来判断故障发生的具体位置。分别测量正负子母线路中存在的工作电压变化，断电情况下测量电阻也能够观察到变化，通过选取不同的测量点，来判断出线路中异常明显的部分。该种方法将正负两端同时接地，能够节省故障判断所用时间。但也存在一些缺点，检测过程中容易产生误差，对最终结果准确度造成影响。

非平衡电桥法。该种方法适用于不同种接地方法，并且结果准确性也有明显提升，故障判断所用时间短。存在的缺点是需要分别将正负极线路接地，测量其中的阻止大小。但字母线路中流经的电流是不断改变的，因此在电阻上也会有明显差异变化，不利于后续故障引发原因的判断。母线中的电压变化具有一定的周期性，仅仅将现场工作环节中出现的变化用于判断不具有科学性，需要引入故障发生后的变化周期。检验环节中还需要将线路中存在的电流全部导出，测量纯净的电阻值，并结合系统运行需求计算出额定的阻值范围，提升系统使用安全。

2、支路对地绝缘电阻检测方法

支路绝缘故障检测过程中会使用到电子仪器。绝缘层功能丧失后线路中流经的电流会所到干扰。接地部分反馈得到的信息也会发生变化，使用无源CT对线路进行检测。可以捕捉到信息的变化，并反馈至总控制系统中，及时没有达到告警发出的级别，也能够帮助工作人员快速了解线路中存在的异常。该种检测方法成本低耗时短，但容易将导线的极性错误识别，需要在应用前特别注意。

上述方法为交流检测法，下面对直流法进行讲解。当水电厂工作线路系统中出线接地故障后，直流电压会发生改变，部分电流应漏电而流失。直流法是将这部分电流转变为数字信号，反馈到控制系统中，技术人员观察最终的结果便可以判断漏电的具体情况。常用的检测工具是互感器，漏电信号在4—20毫安范围内，因此要求检验仪器准确无误，在恒温环境下进行，现场温度过高或者过低都会对数据造成影响。

三、直流系统接地故障原因分析

1、人为因素

造成水电厂直流系统接地故障的因素有很多，其中最常见的原因是人为操作错误造成的。电力系统维护人员在接线时出现错误，或者在没有绝缘层防护的情况下两根导线相互碰撞。

2、环境因素

水电厂大部分线路运行环境是直接暴露在室外的，即使在绝缘层的保护下也会受到日晒侵蚀，绝缘层使用一段时间后表面会产生裂缝，遇到降雨天气时潮湿气体侵入其中，相邻导线之间产生异常放电，与接地导线接触后便引发了故障。

3、设备因素

设备采购阶段质量标准不能满足使用需求，由于缺少检验环节，质量不合格的设备也被应用在水电厂直流电供应环节中。增大了故障发生几率，设备荷载能力有限，技术人员常规操作时一旦达到设备承载能力的极限导线便会毁坏，设备短路、断路故障也因此发生。直流系统运行过程中会产生振动，对设备的影响也很大，连接松动的导线受振动影响很容易脱落，接触到其他的线路引起供电故障。设备运行环境也会对稳定性带来影响，长期在潮湿、卫生条件不好的环境下使用，设备表面堆积大量的灰尘，引发静电干扰。

四、直流系统接地故障查找及处理方法

1、万用表测量法

万用表可以测量线路的电流、电压以及电阻，使用前要将表的指针调节到零点，以免对结果准确性造成影响。先将万用表的正极接地，负极接入直流系统的导线中，阿静测量结果记录在维修资料中。如果接地端为正极，那么测量系统中的电压应为220V，反之接地端的测量的电压结果为220V。技术人员在使用该种方法对线路进行检验时，首先要明确系统运行的特点，掌握水电厂直流系统运行中的各项参数。在现场对测量结果进行分析对比，得出的结论也更贴近真实情况。

测量任务要分别在通电与断电的情况下来进行，找准需要测量的点，根据测量结果分析接地故障发生的具体位置。逐渐缩小故障发生的范围，最终得出准确结果，对线路受损情况做出判断，再有技术人员商讨出具有可行性的解决方案，为直流系统安全运行提供保障，供电环节也更具有稳定性。按照上述顺序逐步缩小查找范围，最终找出接地点予以处理。

2、直流接地故障查找仪查找法

直流接地故障查找仪的基本原理是在接地母线与大地之间施加一个超低频信号（该信号对保护、控制设备没有影响），其电流沿着接地点方向流动。用连接在手持器上的钳子，朝着接地电流方向查找，该电流突然消失或接地电阻突然增大的地方即为接地点，利用直流接地故障查找仪查找直流故障过程中不用断电，完全消除现场分布电容干扰，指示接地方向，“引导”查找人员往接地方向查找，缩短查找时间。尤其是查找双回路供电接地、环网供电接地和查找两段直流串电时，必须具有方向功能，否则不能查找。探测交直流串电引起的接地，多点接地，正、负极均等电阻接地。用双钳口探测法来解决双回线供电时，支路负荷电流不确定带来的干扰。直接显示各点的接地电阻、容抗、电流，母线电压、正负极对地电压，对地电阻以及交流串电电压。随着直流接地故障查找仪的使用，一般的直流接地都能不用拉路法来查找，在很大程度上提高了查找直流接地故障的效率。

小结：直流系统在水电厂的作用极为重要，当发生直流系统接地故障时，不但要有高精度的检测设备，更重要的是查找故障的工作人员要对该厂的直流系统了如指掌，掌握一定的基本查找技巧，积累更多查找直流接地的经验，才能够快速的消除隐患，确保发电厂安全运行。

参考文献

[1] 赵天宏.浅谈发电厂直流系统接地故障分析与处理[J].水电站机电技术，2012（08）.

[2] 张亚峰，朱新菊，童红东.一起变电站直流系统接地故障的查找及分析[J].安徽电力，2012（03）.