關于變電站直流系統接地故障及處理措施探析

楊莉敏/國網山西臨汾供電公司

關于變電站直流系統接地故障及處理措施探析

楊莉敏/國網山西臨汾供電公司

直流系統由于其相對獨立的特性，廣泛應用于需要獨立穩定電源的場合，是變電站二次回路的重要組成部分。變電站的工作運轉十分復雜，使得諸如直流系統接地故障的查找和處理等問題顯得非常困難。本文通過分析變電站直流系統接地故障的產生原因，針對其故障處理原則及處理方法進行探討。

變電站；直流系統；接地故障；處理方法

引言：直流系統接地故障會導致斷路器跳閘或者拒動，直接威脅著變電站直流系統的安全運轉。隨著我國經濟建設步伐的加快，電力系統的負荷飛速上升，加強變電站直流系統接地故障排查和處理力度，對于保障電力系統正常運轉和供電安全意義重大。

一、變電站直流系統接地概念簡述

（一）直流系統接地的概念

在直流電源系統下有個“地”的概念。這個地指的并非一般意義上的土地或者地面，而是相對于電源正極和負極來說中性點的意思。電力設施、設備的使用過程中，出于安全角度考慮，所有電力設備的外殼都會與這個“地”連接到一起，同時要求所連接的這個“地”阻抗越低越好。發電廠、變電站的設備更是如此。如果直流電源的電極，無論正極還是負極與這個“地”連接，或者是正負極與這個“地”之間的電阻低于某一規定值，則稱之為直流系統接地故障。直流接地嚴重危害用電安全，極易引發設備或人身傷害，是變電站重點防范的危險源之一。由于直流系統用途廣，分布面積大，外部環境產生的影響因素也非常多，從而使得直流接地發生的概率比較高。設備使用時間過長、自然環境變動、惡劣的氣候、溫度、污染等引發的電纜老化、接線端子老化、元件損壞以及設備本身的問題等原因使原本絕緣能力就不高的元件絕緣水平進一步降低，直至絕緣層破壞進而引發直流系統接地。常見的直流系統接地包括如下幾種：（1）電纜、設備、元器件老化造成絕緣水平下降引發的直流系統接地。特別是遇到空氣中濕度較大的時候，比如大雨、濃霧等特殊天氣里都容易引發直流系統接地，一旦天氣好轉，空氣濕度下降時直流系統接地現象就可能會消失；（2）人為原因導致電極與“地”接觸引發的直流系統接地。比如設備檢修或改造施工過程中操作不慎造成直流系統回路線頭松動、脫落并碰接觸觸金屬外殼，造成的直流系統接地：（3）變電站二次裝置燒毀等情況引起直流系統接地。這種直流系統接地發生時往往同時產生保護動作，有開關拒跳、拒合以及焦糊味等情況。

（二）直流系統接地故障原因分析

直流系統接地故障發生的原因上面已經有所提及，具體原因數量眾多，種類繁雜，但大體上可以分為人為因素和非人為因素兩個方面。人為原因常見的有檢修過程中工作人員二次回路帶電工作，導致直流電源碰到接地部分、施工時機械造成電纜損傷，使帶電芯線與屏蔽層接觸連通。和動作產生后直流系統接地立即發生相比，電芯線絕緣損傷等這種情況不一定馬上引發系統接地現象，而是要等到天氣變化，空氣濕度增大到一定程度后才會發生直流接地，所以具有一定隱蔽性，更加難以及時發現處理。另外，如果在改造、檢修過程中接錯電纜芯，使電纜一端接直流電源，另一端作為備用芯而不作任何保護處理，一旦備用芯碰到設備外殼，也會造成接地故障。

非人為因素一是設備自身原因，比如元件質量不合格、絕緣層電阻過低或老化過快等都可能引發直流系統接地，二是由于自然環境原因導致的直流系統接地。比如雨天或霧天空氣濕度大，導致室外的直流系統絕緣水平下降就可能導致直流接地；室外斷路器電纜其保護鐵管中容易積水時間長了絕緣層破損也會引發直流接地；變壓器的非電量回路，因變壓器滲油或防水不嚴，造成絕緣損壞引發直流接地；設備端子受潮或積有灰塵等導致局部電流過大引發直流接地；斷路器的操作線圈、電笛、電鈴等元件，如果引線不良或線圈燒毀導致絕緣層破壞也會引發直流接地，而設備絕緣老化更是直流接地的重要原因。

二、變電站直流系統接地故障的處理原則

1.在處理直流系統接地故障時，必須提前做好人員清場工作，特別是二次回路嚴禁有人存在。同時，處理直流接地故障，無論是查找故障點還是處理故障階段都必須有兩人以上才允許進行。在處理過程總，要防止引發直流短路或其它直流接地發生，避免故障進一步發展。做好具體安全措施，避免處理過程中造成保護誤動作。

2.判斷故障位置要堅持先微機后人工、先外后內、先次后重、先信號再控制的原則。具體來說，在處理直流接地故障時首先要利用直流系統絕緣監察裝置查詢故障位置，如果絕緣監察裝置提供的信息不準確，再進行人工查找。由于室外影響因素更多更復雜，引發直流接地故障可能性更高，所以在查找時優先查找室外，室外沒有再找室內。在回路方面先檢查對安全影響較小的信號回路，然后才是控制回路，如果需要切斷回路時，要先拉次要的負荷回路，再拉重要回路。

3.在使用順停法時，進行直流熔斷器或者空氣開關拔插操作應提前與調度溝通，獲得同意方可實施，并且要避開用電高峰時間，以免給電力系統造成更大壓力。

三、變電站直流系統接地故障點查找方法

（一）利用絕緣監察裝置判斷

變電站的直流母線采用兩段式設置，每一段母線上都有微機型絕緣監察裝置，負責對母線電壓和直流系統正、負母線絕緣狀況進行監測。當發生直流系統接地故障時，絕緣監察裝置在發出警報的同時向系統各部分發出低頻信號，并協調正負直流母線對地注入直流系統。系統內各支路上都安有傳感器，傳感器接收到絕緣監察裝置發出的低頻信號后將相關信息反饋給CPU,由CPU綜合各部位返回的信息后對故障線路號及接地電阻值進行分析判斷，完成自動選接地線的功能。

（二）利用拉路法進行判斷

如果系統沒有安裝絕緣監察裝置，無法自動獲得故障點位置時，就必須以人工的方法進行排查。拉路法就是人工排查故障點的一種常用方法。之所以稱之為拉路法，是因為該法是通過對直流系統中各直流饋線的依次、分別、暫時性切斷來判斷接地點所在饋線回路的方法。當故障所在饋線回路被切斷時，故障現象就會消失，通過這個原理，分別條饋線回路進行切斷，不斷縮小故障所在位置的查找范圍，最終實現對故障點的精準定位。

由于引發直流系統接地故障的原因有很多，所以在查找接地故障前，要盡可能地全面充分了解發生故障時系統運行的情況和環境等細節信息，比如系統運行是否正常、回路是否處于工作狀態及天氣情況等。

四、結束語

及時、準確查找出直流系統接地故障點對于迅速修復故障、排除系統安全隱患、恢復正常工作狀態具有重要意義。由于直流系統分布范圍極廣，可能引發直流系統接地的因素非常復雜，為加快故障查找速度，工作人員要在日常工作中做好系統運行狀態和運行環境詳細信息的收集、整理，掌握故障多發區域。當發生接地故障后，能迅速排除不可能的因素，盡量縮小排查范圍，從而提高排查效率和速度，在最短時間內確定故障位置。

[1]高智勇.查找直流接地故障方法探析

【J】.四川電力技術，2002，（8）.