变电站站用直流系统接地故障的分析及对策

杨波 徐军 袁仁彪 陈秋鹏 刘长发 吴朝奎

摘要：直流系统的可靠性是确保变电站安全运行的决定性条件之一。作为电力体系中的关键组成部分，直流电源为关键的常规负荷、继电保护和远动通讯装置等提供不间断的电源，一旦出现直流接地问题，就可能会导致严重的损失。在这种状况下一定要尽快查找到接地点，并及时消除故障。

关键词：变电站直流系统;接地故障;对策

1直流接地故障发生的因素

1.1检修因素

在二次设备检修作业过程中，常常会发生检修人员的人为原因导致直流系统接地或短路故障，如工器具未做绝缘处理或绝缘性能差、二次回路接线头裸露、二次控制电缆绝缘损伤等。唯有作业人员严格执行安规、两票，严格依照电力企业的规章制度作业，方能把直流系统分人为故障隐患消除。

1.2设计与基建因素

因为原理或施工设计错误而造成寄生回路、交直流系统串接，交直流电源共缆，电力设备厂家或施工调试单位工作疏忽导致接线错误等。这种问题的存在比较隐蔽，通常不易发现，但其危害性相对较大，要在验收，定检维护环节认真仔细对待。

1.3设备原因

因为运行设备本身质量问题，例如直流绝缘监测装置的平衡电阻值配置太低造成的接地;或者当并列运行两套直流电源时，因为没有退出其中一套装置的接地报警装置，造成两点接地;还有设备传动过程中的机械振动，挤压、设备质量差等造成芯线绝缘降低也会引发接地故障。这种故障在改变设备运行状况后、设备投运时与运行方式改变时会突然瞬时发生而后消失。这种缺陷发生概率低，而且发比较困难、应停电加以排除。

1.4自然原因

设备运行过程直流回路经常受到自然原因影响，如变电站运行相对长时间后，电缆绝缘降低老化，各类端子箱、机构箱等密封性降低，内部接点生锈损坏，这些都会造成直流接地;还有如雨天或雾天等潮湿天气常常会造成室外的直流系统绝缘降低引起直流接地;小动物爬入带电回路也可能导致直流接地短路故障。这种故障通常在设备运行中突然发生，具有随机性。

2变电站直流系统接地故障的主要查找方式

一般情况下，变电站使用直流电源多半是为了满足继电保护装置、测控装置以及其他的辅助系统以及断路器、刀闸控制的需要。因此，直流系统出现故障的情况多数为接地故障与短路故障、绝缘下降导致的系统正负极之间的电压偏移。随着科学技术发展，目前针对直流系统出现的故障，已经有交流窜入直流系统的查找方式，现场工作人员在接收到报警信息后，能够根据相关信息尽快了解其故障情况，提出相应解决措施。直流系统接地故障则是由于设备的接地极性不同，致使保护装置出现误动或拒动等问题，导致电力系统直接越级跳闸，事故影响范围也会扩大。故障出现后，与其相连的直流母线及所有支路均会出现对地电压不平衡问题，现场工作人员因此难以判断出现故障的具体地点。

随着我国科学技术不断进步，我国各级变电站已经开始广泛应用微机直流绝缘在线监测装置，以便更好监测直流系统运行情况。在其进行正常工作过程中，装置会直接利用数字形式显示母线电压，并对正在运行过程中的直流系统的正负母线绝缘情况进行有效监测。一旦直流系统出现接地故障，该装置会自动启动报警系统，同时产生低频信号，由直流系统的正负母线直接平衡的注入到直流系统中，利用直流支路上安装的传感器接收低频信号。CPU可以对各个线路采集的相关信号电流进行详细准确分析，从而判断出故障线路以及接地电阻相关数值，以便于能够自动选接地线，完成相关工作。工作人员能充分了解是否有异常情况出现，能够有效查找接地故障。

检修人员进行直流系统故障处理过程中，首先需要对信号回路、控制回路进行操作，然后对照明回路进行操作，先对室外进行操作，后对室内进行操作，这是在查找过程中需要遵循的原则与顺序。在新建变电站，工作人员可以使用分路试停的方法，有效寻找接地回路。工作人员需要切断各个专用直流回路空气开关，并保证其切断时间在3s内，以此为基础来确认某一专用直流电路是否存在接地情况，之后便能够进一步寻找接地位置。若工作人员将直流系统母线上所有存在的负荷切除之后，故障仍然没有彻底消失，便需要工作人员在电源部分进一步进行检查与研究，从而了解出现故障的位置。一般情况下，直流馈线屏、连接电缆和蓄电池组等共同组成直流电源。

运行中的变电站直流系统接地故障处理相对困难，通常采用故障定位法即借助直流接地查找仪定位故障支路的方法，这种方法是随着直流接地查找仪的先进设备的出现而出现的一种方法，它不需要断开直流回路的空气开关就可以查找到接地支路进而找到接地故障点。这种方法安全可靠，减少设备停电时间、提高了电网的安全性和可靠性。但是有些复杂的接地故障很难带电进行消除，必须申请设备停电才能进一步排查锁定，因此也有一定的局限性。

在上述检查操作完成之后，若仍然没有能够找出故障的具体地点，则应当考虑是否存在同级性两点接地情况。若发现接地在直流系统的某一回路之中，则应当解决有环网的部分，之后再利用上述方式，直到找到直流系统出现接地故障的部分并将其彻底解决。为避免在工作人员查找故障过程中出现长时间停电问题，导致更大事故发生。一般情况下，变电站需要先使用一套容量较大的备用直流电源，为负荷提供足够电量，之后再将已经出现故障的直流电源与外电路之间脱离，从而寻找到其中存在故障的部分。

3变电站直流系统解决接地故障的具体对策

虽然导致变电站直流系统出现接地故障的原因较多，但是维修人员可以从以下5个方面对其进行系统性研究与了解，以便更好应对普适状态下的直流系统接地故障。

（1）检查过程中，应当保证现场与设计竣工图纸相关内容一致。每次项目改造过程中，都应当对其修改回路进行注释，使其能够更加完整的表现在图纸上，保证各个回路之间描述的正确性。

（2）使用仪器仪表进行检查过程中，应当对其直流屏内绝缘监察装置的接地点进行有效拆除，利用高内阻电压表对直流系统的母线对地电压情况进行有效监视。

（3）进行线路设计与施工过程中，相关工作人员需要保证其设计回路具有可靠性，减少寄生回路的存在，以便于解决由寄生回路问题而导致的直流系统接地故障，尤其是环网，两段直流经大电阻串接的情况。

（4）新设备或对旧设备进行改造验收过程中，相关工作人员应当对其操作回路进行独立实验，同时对其测控回路信号回路进行单独检查，以便于各个工作回路能够独立工作并清晰完成相关工作内容，然后方可进行整组试验，确保回路试验完整正确。

（5）检修过程中，其拆掉的线头应该制定详细的二次回路作业安全技术措施并在作业工作中认真执行，使其能够详细记录整个作业过程，避免在恢复接线过程中出现遗留问题或误接问题，导致接线错误，出现直流系统接地故障。

4结束语

随着科学技术的进步与发展，变电站的电气设备更新换代频繁，综合自动化程度不断提高。综合自动化变电站的建立以及直流绝缘监测技术的进步与发展，使直流系统故障分析判断能力不断提高。但是在处理较为复杂的变电站直流系统接地故障，仍然需要专业人士对故障情况进行有效定位。通过本文的介绍，能够有效分析变电站直流系统接地故障出现的具体原因以及查找直流接地的方法，对较为普遍的变电站直流系统接地故障处置提出建议，使其具有普适性，能够更好适用于更多常见直流接地故障。随着相关专业检修人员在现场检修过程中不断积累经验，再加上运行人员对整个系统的维护能力不断增强，变电站直流系统接地故障的分析水平与维修水平也应当不断提升，将有助于整个直流系统能够可靠的、平穩的运行。

参考文献

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[2]张浩，张金堂.浅析变电站直流系统接地故障的查找和处理[J].中国电业，2020（3）：88-89.