浅谈变电站直流系统接地故障

文 | 张新旺

技术

浅谈变电站直流系统接地故障

文 | 张新旺

直流系统接地的原因

在变电站设备区和继保室内，直流系统分布范围广、外露部分多、电缆多且较长。所以，很容易受尘土、潮气的影响，使某些绝缘薄弱元件绝缘性降低，甚至绝缘破坏造成直流接地。直流接地的原因概括如下几点：

1.绝缘材料不合格、绝缘性能低，或年久失修、严重老化；或存在某些损伤缺陷、如磨伤、砸伤、压伤、扭伤或过流引起的烧伤等。

2.变电站未及时检修或检修质量差。

3.工作人员在带电二次回路上进行工作时， 由于将直流电源误碰到设备外壳，这种状况通常会引起直流系统发生瞬间的接地；另外，在电缆沟施工时，损伤了带电控制电缆，使得直流对地的绝缘性降低。

4.线路及设备严重污秽和受潮，使直流对地绝缘严重下降。

5.小动物造成直流接地故障，如老鼠、蜈蚣等小动物爬入带电回路，造成线路对地短路。

6.某些元件、未使用的螺丝、垫圈等金属零件掉落在带电回路上。

7.蓄电池本体漏液或有接地现象。

直流系统接地的危害

直流系统发生一点接地后，若未及时发现处理，在同一极的另一地点再发生接地或另一极的一点接地，便构成两点接地短路，将造成信号装置、继电保护和断路器的误动作。两点接地还可能会将跳闸回路短路，造成保护拒动作（甚至越级跳闸），还会引起熔断器熔断、烧坏继电器接点等严重后果。

1.直流正极接地，可造成保护及自动装置误动的可能。一般跳合闸线圈、继电器线圈与负极电源接通，如果这些回路再发生接地，就可能使正极电源被接通和构成回路，引起误动作。在图1中，直流接地发生A、B两点时，将lLJ、 2LJ接点短接，CKJ继电器得电后误动作跳闸。A、C两点接地时，CKJ接点被短接而误动作跳闸。A、D两点，F、D两点接地，都能造成开关误跳闸。同理，两点接地还可能造成误合闸，误报信号。

2.直流负极接地，可造成保护自动装置拒绝动作的可能。因为回路中再有一点接地时，跳合闸线圈及保护继电器线圈被接地点短接而不能动作。同时，直流回路短路电流会使电源保险熔断，并且可能烧坏继电器接点，保险熔断会失去保护及操作电源，并且可能烧毁继电器接点。在图1中，B、E两点接地，CKJ线圈被短接，保护动作时，CKJ不能动作，开关将不能跳闸且保险将会熔断。D、E两点接地时，跳闸线圈LT被短接，保护动作时及操作时开关拒跳。同理，两点接地开关也可能使开关拒合，不能报信号。

3.如果直流系统正负极各一点接地，会造成短路使电源保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。在图中，直流接地故障发生在A、E两点和F、E两点时，即形成短路使电源保险熔断。B、E两点和C、E两点接地时，在保护动作或操作时，不但使电源保险熔断，同时还会烧毁电器接点。

由此可以看出直流系统接地故障的危害非常大，平时加强直流系统绝缘检测，以防接地故障的发生。

直流系统接地的处理方法

图1 直流系统接地故障示意图

变电站直流系统复杂，处理接地故障应根据运行方式、操作情况、气候影响来判断可能接地的位置，以先信号、照明部分后操作部分，先室外后室内，先负荷后电源为原则，采取拉路寻找、分路处理的方法，其归纳如下：

1.首先确定是正极接地还是负极接地，测量正负极对地电压，验证绝缘检测装置报警是否正确。

2.两段母线之间的区分，确定发生直流接地的母线，以缩小查找范围。

3.如果站内二次回路正在施工或检修应立即停止，断开其工作电源，查看接地是否消除。

4.采用分段分部位拉路法，分析故障可能发生的原因、大概位置。由二人及以上配合进行，其中一人操作，一人监护并监视表计指示及信号的变化。利用瞬时停电的方法按照下列顺序进行:

（1） 断合现场临时工作电源。

（2） 断合故障照明回路。

（3） 断合信号回路。

（4） 断合闸回路。

（5） 断合附助设备。

（6） 断合充电回路。

（7） 断合操作回路。

（8） 断合蓄电池回路。

查找直流系统接地故障的注意事项

1.查找直流接地故障时，必须至少有二人进行。

2.为防止误判断，观察接地现象是否消失时，应从测量信号和绝缘检测装置检测结果综合判断。

3.查找直流一极接地故障时，切勿引起另一点接地，以防引起继电保护、自动装置的误动或拒动，甚至引起短路烧直流保险，导致误跳闸。

4.当直流系统一点接地时，禁止在二次回路上工作。

5.拆除各端子、各开关的时间应尽可能短。瞬停直流电源时，应经调度同意，时间不应超过3s，动作应迅速，防止失去保护电源及带有重合闸电源的时间过长。

6.按符合实际的图纸进行，防止拆错端子，防止恢复接线时遗漏或接错；所拆端子应做好记录和标记。

7.由于变电站建设施工中可能未按照图纸要求接线，绝缘检测装置检测正、负极对地电压或支路报警可能不正确。

8.如是直流系统绝缘严重破坏但未完全接地，所测极对地电压应低于220V(合闸回路应低于250V），应根据切除某部分负荷时，观察所测电压值是否下降较多来判断绝缘损坏的严重处。

9.防止保护误动作，必要时在瞬间断开操作电源前，解除可能误动的保护，操作电源正常后再投入保护。

直流系统接地故障的预防措施

变电站直流系统经常由于气候自然因素的影响和人为因素的原因而出现接地故障，为了避免直流接地故障的发生，应该在变电站施工和日常的运行检修维护工作过程中采取有效措施对接地故障进行预防，从而避免接地故障的发生，保证设备的安全稳定运行。主要从以下几点进行预防：

（1） 采购时严格把关，对质量不合格的产品坚决抵制，禁止采购已老化的材料、元件和设备等。

（2） 施工单位在施工过程中应严格控制施工质量和工艺，并对回路进行检查测试,必须进行绝缘试验；如有接地问题，及时处理。

（3） 在回路改造时应仔细核实每一根电缆，未使用的回路及时拆除，并详细记录及备案。

（4） 在变电站运行维护中应定期对蓄电池室通风，并在蓄电池室采取有效的防潮措施。

（5） 对室外电缆要加强绝缘检查和测试工作，应及时采取相应的措施，避免直流系统接地故障的发生。

（6）确保断路器端子箱、断路器机构箱、隔离开关机构箱、手车机构等二次电缆穿管处的封堵和电缆的防护完好，应定期进行防雨、防潮、防异物的日常检查工作，发现问题及时消除。阴雨天气时应增加设备的检查次数，并重点检查易发生接地的重点部位，发现受潮或进水应立即处理。

总结

直流系统接地故障会对变电站甚至电网系统的安全稳定运行造成十分严重的影响，一旦发生接地故障，应及时地组织相关人员进行查找，从而使得接地故障尽早消除。防范直流接地对直流系统的安全运行极为重要，在日常的站内运行、巡检和检修工作中，应做好预防工作，并加强对直流设备的维护与管理，避免直流系统发生接地故障，从根本上保证直流系统的安全运行。变电站运行检修人员要不断提高对直流系统重要性的认识，总结经验，有效查处接地、防范接地，以保证设备的健康运行，使安全工作落到实处。

（作者单位：新疆金风科技股份有限公司）