直流系统接地故障分析与处理

邓烨

(国网宜昌供电公司,湖北 宜昌 443001)

直流系统接地故障分析与处理

邓烨

(国网宜昌供电公司,湖北 宜昌 443001)

变电站在进行二次回路直流系统的调试过程中或者运行环境较差的情况下，经常会遇到直流系统接地的问题。直流系统一旦发生接地故障，如何能够准确、快速地查找出直流接地点,尽快消除故障尤为重要。结合现场实际工作经验,认真分析了产生直流接地的原因及其危害,并且有针对性地介绍了快速查找直流接地点的步骤和方法。

变电所；二次回路；直流接地

1 引言

在电力系统中，变电站直流系统是非常重要的构成部分之一。直流系统需发挥的功能包括面向继电保护装置、自动控制装置、事故信号、事故照明、主设备操作控制提供电源支持。在整个系统正常运行的状态下，直流系统负极对地、正级对地均为绝缘状态。若两者中的其中一点发生接地故障，但由于未形成完整回路，故直流系统的整体运行不会受到影响。此时，若另一点同样出现接地故障，形成完整回路后就极易导致正极、负极金属短路事故，或造成继电器短接，对整个电力系统而言有非常不利的影响。故而，从直流系统运行维护的实践上来看，在已发生一点接地故障后，必须根据故障的具体表现来快速查找故障发生点，并采取有效处理措施以消除接地故障对直流系统运行不良影响，确保其可靠性与稳定性。

2 直流接地的原因

在变电站运行系统中，直流系统具有外露部分多、电缆构成复杂、系统分布范围广等方面的特点，且易受到大量内外部因素的影响(包括环境、自然、人为等方面的因素)。这些因素作用于直流系统，导致系统内一些性能较为薄弱的元件绝缘性能受损，成为诱发直流系统接地故障的最主要原因。具体分析认为诱发直流接地故障的因素有以下几类[1-3]:

(1)直流系统中二次回路以及二次设备所选用的绝缘材料在性能上存在一定缺陷，不符合设计规范标准，绝缘性能方面有所欠缺。或二次回路、设备长时间投入运行，维护不当，大量元件老化，诱发压伤、扭伤、烧伤等质量问题。

(2)整个直流系统所处的运行环境恶劣，运行条件差。受到潮湿、阴雨等恶劣气候条件的影响，直流系统中电气设备对地绝缘性能将受到严重损伤，诱发直流接地故障的可能性大大增加。例如在变电站直流系统运维过程中常常会发现大风大雨飘入直流系统户外二次接线盒中(因运行维护不当导致户外二次接线盒未完全密封)，致使外壳与接线桩头形成通路，从而诱发接地故障。

(3)杂物或小动物也是诱发直流系统接地故障的一大原因。如蜈蚣、老鼠等体积较小的动物容易排入带电回路中并诱发直流系统接地故障。或二次回路运维过程中一些金属元件掉在直流回路上，加之直流回路处于带电状态，进而导致其与金属屏短接并诱发接地事故。

3 直流故障接地点的危害

在变电站直流系统出现接地故障后，其对变电站乃至整个电力系统都存在非常不良的影响。具体危害可以总结为以下三种类型：

(1)如图1所示故障状态为：直流系统中正极单点接地，然后继续出现第二点接地故障。在该故障状态下，S开关为开路，R1与R2电阻阻值若均较小，则通过继电器K会达到动作值条件，诱发误动动作。

图1 正极单点接地后继续出现第二点接地故障示意图

(2)如图2所示故障状态为：直流系统中负极单点接地，然后继续出现第二点接地。在该故障状态下，S开关为开路，同时若R1、R2作为接地电阻的电阻值较小，则导致继电器K易发生短路事故，导致系统出现拒动动作。

图2 负极单点接地后继续出现第二点接地故障示意图

(3)如图3所示故障状态为：直流系统中中间一点出现接地故障，然后于另一支路继续出现中间一点接地故障。在该故障状态下，若R1、R2作为接地电阻的电阻值足较小，当开关S1/S2处于闭合状态下时，相对应的继电器K1/K2会同时做出动作相应，导致系统出现误动动作。

图3 中间接地后继续出现支路中间接地故障示意图

4 直流系统接地故障的处理

在实际工作中，对直流系统接地故障的查找与处理应当遵循一定的步骤与流程。关键步骤如下：第一步，需准确判断接地故障的极性，明确故障诱因；第二步，若接地故障出现在二次回路上，且回路中有设备在运行/在调试，那么需马上断开设备运行，在切断工作电源后观察回路接地故障是否解决。若故障消失，则判定为二次回路故障；第三步，用分网法缩小故障查找范围。具体操作中可用蓄电池代操作电源，以保护系统运行稳定；第四步，对于直流系统中相对不重要的负荷或无法转移的分路，故障查找中可以采用瞬时停电的技术手段，以明确分路及其回路中是否存在接地故障；第五步，针对直流系统中比较重要的直流负荷部分，工作人员可以应用转移负荷法对该分路以及所对应回路是否存在接地故障进行查找；第六步，若经过上述操作程序处理后仍然未检出接地故障点位，则需考虑到相同极性两点接地故障的可能性。若已发现某一回路中存在接地故障，则可对回路进行解环→取下保险→拆除端子一系列操作，以准确定位故障点为标准。

5 预防措施

直流接地故障经常会发生，尤其是运行环境差，运行时间长的设备，发生故障的机会更多，而且往往会同时出现几个接地点，对电厂的安全运行造成很大的隐患。那么，为预防直流系统接地故障的产生，应当采取哪些预防措施呢？根据以上对直流系统接地故障产生原因、危害类型的分析，认为预防措施需从设计、施工、调试试运行、运行、以及检修这几个环节入手。具体措施有以下几个方面：

(1)设计过程中的预防措施。在满足直流系统安全、稳定运行的前提下，需尽可能的省去不必要的控制电缆设置，以达到减少直流系统接地故障隐患点的目的。

(2)施工过程中的预防措施。变电站直流系统施工中需要重视对施工环节质量的监督，安排专人对直流系统安装质量进行严格控制，确保系统接线的正确合理。同时需要检查接线柱是否完全拧紧，以免电缆在后期运行中脱落而诱发接地故障。

(3)调试试运行过程中的预防措施。在本环节中，工作人员的工作重点是检查母线在运行状态下的绝缘性能，对支路监测装置在运行工况下动作是否可靠进行详细监测，杜绝监测装置发生错报或误报的问题。当支路送电试运行前同样需要对绝缘性能进行检查，检查电缆是否接好且固定好。最后，在双电源切换试运行操作中，需要安排专人负责检查二次回路的运行性能。

(4)运行过程中的预防措施。当直流系统投入整个变电站电力系统后需要完善对系统的巡查监视，消除恶劣环境条件对系统运行的不良影响，再做好防潮、防雨等方面的工作。设备运行环境较差的部分需要加强防尘。

(5)检修过程中的预防。在直流系统日常检修中，若检修人员发现设备出现损坏或性能上有所缺陷，需要及时上报并处理。同时检查端子固定情况，若发生松动则需要重新拧紧，已老化电缆需及时更换，以确保其绝缘性能。

6 结束语

变电站直流系统一旦发生接地故障，加之为及时对故障进行排查与处理，就势必会对整个直流系统，乃至电力系统的运行稳定性产造成不良影响。对直流系统接地故障的查找与处理是变电站运维人员必须高度重视的问题之一。当前，有关直流系统接地故障的查找要求工作人员具备丰富的工作经验，对有关直流回路系统的运维要点有一个全面的掌握，能够快速的识别各种故障并采取针对性的处理方法，尽快恢复设备运行的安全性，使电网系统的整体运行更加安全、稳定与可靠。

[1] 刘晓忠，王宁国，李靖波.变电站直流接地原因及预防措施[J].电力安全技术，2009，11(3):56.

[2] 陈卫容，曹素红，陈炎明.变电站直流接地故障查找的方法和步骤[J].工程技术.

[3] 张晓毅，王志强.变电站直流接地故障的分析与查找[J].中国电力教育，2008.

Analysis and Treatment of DC System Earth Fault

DENG Ye

(State Grid Yichang Power Supply Company, Yichang 443001,China)

The problems of the DC system earth often happen during secondury loop DC system debugging or bad operating conditions.The DC system earth fault once happens,it is the most important how to correctly and quickly find out DC earth point and remove the fault.Combining practical work experience,analyze the reason and harm of producing DC earth,and present procedures and motheds to seek the DC earth points.

coverting station;secondary loop; DC earth

1004-289X(2017)01-0101-03

TM63

B

2015-11-26

邓烨(1983-)，女，汉族，湖北宜昌人，硕士研究生，电力工程师，从事电力系统检修工作。