变电站直流接地故障实例分析及应对措施

陈慧昭 梅敏

【摘  要】变电站直流接地故障是最常见的直流故障。文章讲述了变电站直流接地故障处理方法，并对变电站直流常见接地故障作了具体分析，在此基础上提出变电站直流接地故障的应对措施及如何防范直流接地故障发生。

【关键词】直流系统;接地故障;消除缺陷

0引言

变电站直流系统为继电保护、控制系统、信号系统、事故照明、交流不间断电源等设备提供电源，对变电站的安全运行起着重要作用。直流负荷分布广泛，接地机会多，因而接地是直流系统的常见故障。当直流系统发生一点接地时，直流系统中没有短路电流，不会引起任何危害，系统仍可继续运行，但接地故障应及时消除。否则如果再发生另一点接地，直流系统可能构成两点接地短路，从而造成保护装置误动或者拒动、开关意外跳闸或者拒动、运行人员无法掌握设备运行状态等严重后果。因此，变电站发生直流接地故障时，必须尽快查出故障点并消除缺陷。

1 直流接地故障查找方法

排除直流接地故障，关键是接地故障定位。直流接地故障较为复杂。金属接地（直接接地）的情况相对容易排查，难点是非金属接地（高阻接地），由空气潮湿导致设备的元器件绝缘降低、或电缆老化、破损等引起，且随着环境的变化而变化，情况较为复杂。本着先易后难的原则，考虑负荷的重要性，优先考虑户外设备绝缘降低的可能性，先室外部分、后室内部分;先排查信号电源、刀闸操作电源，后装置电源、控制电源;先双电源供电回路，后单电源供电回路等。

1.1借助辅助设备，初步判断有接地支路。

①借助绝缘监测装置。目前，绝缘监测装置是直流系统的标准配置，可实现在线监测直流系统对地绝缘情况，显示绝缘7 kΩ以下的直流回路的编号。但对高阻接地无能为力。借助绝缘监测装置，只能初步判断接地支路，需要再逐级排查。

②转移负荷。转移负荷法适用于双电源供电负荷。先将双电源供电的负荷全部转移到同一段直流母线上，记录接地状况，再全部转移到另一段直流母线上，记录接地状况。对比两次接地情况，可以判断双电源负荷是否存在接地。如果存在接地，则将双电源供电负荷逐一转移到另一段直流母线上，逐一观察接地状况。如果接地信号随着负荷的转移而转移，则接地点在该回路上。如果没有变化，则该回路没有接地点。通过转移负荷，可以确定双电源供电的负荷是否存在接地点，但无法定位具体接地点。

1.2利用直流接地查找儀进行故障定位。

利用直流接地查找仪无需断开直流电源，可带电查找直流接地故障，定位具体接地点，便于操作。目前常用的直流接地查找仪有广州仟顺电子设备有限公司的QDB-81型直流接地查找仪和广州拓威讯科技发展公司的TOPWHIP-683DB型直流接地查找仪，实际使用效果良好，但局限于接地电阻为0-200kΩ内的接地故障，对于大于200kΩ的高阻接地，无法准确定位接地故障。

1.3拉回路法：

根据负荷的重要性，经申请调度同意后，关断该回路的直流电源，在批准的时间内通过兆欧表逐段检测回路绝缘。当切除某一个回路时故障消失，说明故障就在该回路中。继续运用拉路法，就可确定故障在该回路的哪一支路中。

2 直流接地故障实例分析

2.1 直流回路受潮引起的接地

阴雨天气时空气湿度增加，如果雨水飘入未经密封严实的户外端子箱，使接线头和外壳导通起来，就引起了直流接地。例如未装防雨罩的瓦斯继电器和压力释放继电器。在持续的梅雨天气时，潮湿的空气也会使户外破损的电缆芯绝缘大大降低，引起直流接地。

某变电站报直流系统接地信号，检查发现#2直流母线绝缘降低，接地电阻值为正对地39千欧，为正接地。经直流接地查找仪检测，2120Z支路正接地，为110kV GIS场地110kV母线PT间隔就地控制柜内的接地刀闸位置指示信号回路。对控制柜内的信号回路作进一步排查，最终检测到1QE接地刀闸的位置指示回路绝缘较低，其对地电阻为0.48兆欧。对1QE接地刀闸机构箱进行开盖检查，发现刀闸机构箱内布满水珠，尤其机构箱底部的二次接线航空插座受潮严重。对机构箱内受潮部分进行吹干处理，回路绝缘电阻值有所上升，但仍未达到要求，需拆开航空插座进行进一步处理检查。

本起直流接地故障是由于机构箱内设计不合理造成的。由于接地刀闸机构箱与就地控制柜之间的二次回路是通过接地刀闸机构箱上的航空插座进行连接，而航空插座装在机构箱体的底部显然不合理。机构箱一旦进水，水必然积聚在底部，航空插座上的二次接线就受潮而导致绝缘降低。

2.2接线错误引起的接地

在新建或者技改的变电站中，常常发生因为接线错误而引起的直流接地。如两路直流回路混接、交直流混接等。

某站报#1、#2直流系统电压异常，绝缘监测仪显示#1直流系统正极对地电压65.3V、正极对地绝缘电阻61.67kΩ，负极对地电压169.5V、负极对地绝缘电阻999.99kΩ;#2直流系统正极对地电压169.6V、正极对地绝缘电阻999.99kΩ，负极对地电压65.1V、负极对地绝缘电阻61.36kΩ。

由数据可初步判断#1直流系统正极通过某一支路与#2直流系统负极形成环网。由于该站直流电源采用一路供电，一路备用方式，可采用对每一负荷支路合备用电源空开，断运行电源空开的方法查找环网点。当212Z支路（110kV旁路测控屏电源）由1M切换到2M运行时，直流系统电压恢复正常，当221Z支路（公用测控屏电源）由2M切换到1M时，直流系统电压也恢复正常。因此环网点就在旁路测控屏和公用测控屏的某个支路中。旁路端子箱有两路刀闸信号接点接入公用测控屏，分别为1112合位、1112分位，1113合位、1113分位，如图1所示，这几对接点取#1直流系统来的正电，接#2直流系统负电，致使#1与#2直流系统形成环网。将上述信号接点的电源改接#2直流系统，直流系统电压恢复正常。

3直流接地故障应对措施

变电站直流系统由各种保护、控制设备、二次电缆、端子箱等构成，系统中设备多、回路复杂，在长期运行过程中由于环境和气候的变化、设备和电缆的磨损等问题发生绝缘老化破损、灰尘沉淀、金属生锈、潮湿、漏水等各种情况，不可避免地导致直流接地故障发生。

通过直流接地故障实例分析，可以得到经验：

（1）继电保护人员查找直流接地故障时，要先了解直流系统接线方式，根据接地故障发生前的系统运行状态进行分析，排除干扰因素，尽快找出接地故障的原因。

（2）直流系统中配备性能可靠的绝缘监察装置，接地故障处理中使用先进的接地查找仪器，可大大缩短直流接地故障的查找时间，提高工作效率。

（3）直流系统设计、施工应该规范，严格执行有关规程规定及反措要求，图纸资料应保存完整、設备名称编号应标示清楚无误，设备验收时应仔细严谨。

（4）直流系统设备运行维护中，可结合设备停电定检，建立直流回路绝缘数据库，加强绝缘管理。利用设备停电定检机会，用兆欧表对直流回路绝缘进行检查，记下直流回路的绝缘。对绝缘较差的回路，待空气潮湿时，重点关注，有效防范直流接地故障的发生及提高接地故障排查的效率。同时，对室外容易发生直流接地故障的端子箱、瓦斯接线盒、CT接线盒、压力表和刀闸辅助接点接线盒等设备部位做好防潮封堵、防雨措施，对可能导致绝缘下降的各因素进行清理。

（5）梅雨季节及暴雨后加强设备巡视，检查箱体内部设备运行工况。梅雨季节及暴雨后检查户外端子箱、汇控柜、机构箱的箱体内部是否存在漏水、渗水痕迹。箱体内继电器是否存在发霉现象，箱体内部是否腐蚀生锈、箱门关闭是否严密，门锁是否完好，箱体内部温度、湿度控制器设置是否符合厂家要求，加热器是否正常投入运行，加热器外部输入交流电源是否正常等，防止因为箱体内部运行环境的改变造成直流接地。

4结语

变电站直流系统是不接地系统，运行中由于自然环境、人为等因素影响，多种多样的直流接地故障经常发生。当发生直流一点接地故障时，应借助直流监测系统等设备立即进行故障排查，防止直流接地时间过长，导致变电站一二次设备运行风险增加。

为了减少直流接地故障发生的频率，在直流系统设备投运前及投运后的设计、施工、维护环节中都应该严格按照运行管理规定及反措要求，合理布局、正确接线，加强对直流系统设备运行状态的把控和管理，及时消除影响直流系统设备正常运行的不利因素。

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作者简介：

陈慧昭，女，1989年生，学士，工程师，从事变电站自动化运维工作;

梅敏，男，1988年生，硕士，副高级工程师，从事变电站设备运维检修工作。

（作者单位：广东电网有限责任公司佛山供电局）