直流系统接地故障处理方法探讨

许海涛 杨瑞 王伟 黄闱

摘要：直流系统是指应用于发电厂、变电站及其他使用直流设备用户，为给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分合闸操作等提供直流电源的设备。直流系统能够在外部电源中断的情况下，由蓄电池继续提供直流电源，从而保证负载的正常工作。但是在直流系统运行过程中，接地故障常常发生，某电厂维修记录显示，接地故障占直流系统总故障数量的50%以上，极大占用了维修资源，也降低了直流系统的可靠性。

关键词：直流系统;接地故障;处理

一、直流系统接地

直流电源为带极性的电源，为电源正极和电源负极。直流电源的“地”对直流电路来讲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整定值，这时我们称该直流系统有正接地故障或负接地故障。发电厂、变电站直流系统所接设备多、回路复杂，在长期运行过程中会由于环境的改变、气候的变化、电缆以及接头的老化、设备本身的问题等，而不可避免地发生直流系统接地。

二、直流系统接地故障的成因分析

（一）系统性因素引发直流系统接地故障

在直流回路运作期间容易受到诸多难以控制的因素干扰，从而发生接地故障。例如，选用的绝缘材料不符合相关标准;具有一定使用年限的绝缘材料部分已经老化，出现绝缘性降低的情况;在使用期间，绝缘材料在外力作用下发生磨损等。这些情况都可能会导致绝缘材料的性能不过关。

（二）人为原因

直流系统检修工作对技术人员的业务能力有着较高的要求，为了保证系统的良好状态，会有专门技术人员定期或是不定期地进行系统检修。在柜门开关的过程中，如果不加以注意，可能会压坏二次接线的绝缘外皮，使导体和金属外壳发生接触，出现接地故障。此外，检修时，如果发现某一部分零件有问题，技术人员需要使用专业的零部件和工具进行设备修理，由于技术人员配备的小零件比较多，在不加注意时，一些比较细小的零件可能会被遗落，比如螺丝、垫片、铜线等，这些小零件可能会搭接在端子和外壳上，引发接地故障。界限操作时，操作者出现技术的失误、发生接线错误的情况或者是使用工具不当都有可能出现接地故障。

（三）外部环境引发直流系统接地故障

大部分情形下，若是设备所处环境较为恶劣，那么也将使其运转受到一定干扰。恶劣环境通常包括两类，（1）杂物混入原材料中或是侵入设备内部，从而导致设备及其相关配件的运行环境出现变化，最终引发直流系统接地问题或是直流回路的绝缘性能降低;（2）设备的外部环境较为潮湿，也容易出现直流接地问题。实际上，设备处于不良环境会对直流系统的运作带来负面影响目前已经获得了一定的理论支持和实验论证。

三、变电站直流系统接地的处理方法

（一）拉回路法

一般先从信号回路、照明回路，再操作回路、保护回路等。具体步骤如下：首先，通过拉闸断开馈线支路电源，如果接地故障消失，说明该支路发生了接地故障;断电时间不应超过3秒。其次，将接地故障支路分段解开端子，对每段馈线摇绝缘，找出接地故障位置。最后，排除接地故障并恢复该接地支路的供电。如果系统还存在接地故障，则重复上述过程，查找其他接地故障点。拉闸查找接地故障存在以下缺陷与隐患：有的接地找不出来;引起保护拒动;引起保护误动。

（二）接地漏电流检测法

接地漏电流检测法是在直流电桥的原理上提出的[2]，其主要是通过直流电流传感器来对其进行详细的检测，在测试的过程中传感器通过测试之后的显示就能够通过从直流正负母线中流入系统的每一个回路的电流之和来对接地回路进行确认，该种方法在实际作用的过程中有着非常高的精准度，也是现阶段比较常见的故障定位方法之一。

（三）接地故障排查法

接地故障排查法的具体实施过程为：首先，工作人员要对故障现场基本情况进行核验，避免检修设备因为现场环境出现失灵问题，所以工作人员要全面剖析故障现场环境，尤其是金属类设备在阴雨天气影响下极易因为潮湿出现腐蚀问题，线路也容易因为湿气发生短路。其次，使用电流绝缘检测设备对各装置设备的绝缘性进行检测，如果检测设备发出警示信号，则说明该部分的绝缘性已经遭受破坏，工作人员可以将检修重点放在更换绝缘材料方面，但是若检修工作是在潮湿环境下开展，工作人员需要明确警示信号的出现是否是因为设备受到天气影响出现故障。最后，如果直流系统的接地故障所引发的后果是瞬间停电，工作人员便无法采取上述两点方法，这时工作人员可以采取瞬间停电法，第一步将与继电保护装置无关的电源切断，第二步关闭后方继电保护装置，第三步依次切断与直流系统有关的各类设备电源。

（四）接地故障定位法

接地故障定位法主要用来确定故障点，通常采用定位仪、便捷式查找仪等设备对故障进行定位，采用该方法的前提是已经明确接地故障范围。目前，变电站的工作人员在采用该方法定位故障点时，选用的仪器设备是便捷式直流接地故障查找仪，使用该仪器定位接地故障不需要工作人员预先切断直流系统的回路电源，对直流系统的运行情况以及其他电力相关设备的影响较小，能够维护系统运行的稳定性与安全性，提高故障处理效率与质量。简而言之，利用接地故障定位法对直流系统的接地故障点进行查找定位，可以保障故障处理的高效性与及时性，极大程度上可以为变电站节约检修成本，提高经济效益。

（五）绝缘检测选线装置

在直流屏正常工作的状态下，装置监测的对象为母线电压和母线绝缘电阻。当发生接地故障时，系统会检测到正负母线电压和绝缘超出了正常范围，并发出警报。绝缘监测选线装置借助于现代化监测技术，能够实现在线监测，发现运行故障的速度很快且能够显示回路编号。但是，绝缘监测选线装置的监测对象只是直流回路接地的具体接地回路或者支路，不能够确定具体的接地点。并且由于监测点的安装数量有限，绝缘检测选线装置在确定并缩小故障范围时的难度很大，同时，安装绝缘监测选线装置对施工技术有着比较严格的要求，且在监测的过程中容易受到现场交流系统的干扰，影响检测结果的准确性。

（六）变电所直流系统接地的改进和预防措施

在解决变电站直流接地故障时，部分措施仍需进一步完善。具体在实行接地事故排查期间，参与排查工作的相关人员必须要严格按照安全规范，同安全人员一起开展事故排查，尽可能地避免在排查时使得单级接地发展成两极接地的状况，导致接地故障变得更加严重。除了这一方面需要改进外，还要增加一定的预防措施，从而有力防范直流接地故障的出现。（1）应定期检查系统内设备线路的使用情况，并做好保养工作，若是线路出现老化或绝缘性下降等问题，应及时更换;（2）加大对周边环境的控制力度，防止外界自然环境对线路造成损坏，从而引发接地事故，如杀虫灭鼠、防雨防雷等;（3）需要及时检查更新设备，全面监察直流系统的绝缘性以及其他性能。

四、结论

综上所述，变电站长时间运行使得直流系统出现接地故障的频率增加，严重影响变电站的正常运行。因此，工作人员要明确解决直流系统接地故障的重要性，采用接地故障定位法、瞬时拉路法等方法开展接地故障检修工作，提高直流系统运行的安全性与稳定性，保证变电站生产活动正常开展，实現社会效益与经济效益的统一。

参考文献：

[1]邓崇运.浅析变电站直流控制系统的运行维护和接地故障处理[J].科技经济导刊，2018，26（34）：50，52.

[2]李应文，彭明智，张纯.直流电源系统直流环网与交流窜入的原因及危害[J].自动化与仪器仪表，2018（7）：57-60.

[3]邓健锵.500kV变电站直流系统异常分析及接地处理措施探究[J].科技创新与应用，2017（36）：51，53.