試論直流接地故障的對策

魏本成?張兆斌?李帥

摘 要：怎樣快速、及時處理變電站直流系統接地故障，是保證電力系統安全運行的關鍵。本文通過對變電站直流系統接地故障進行較全面的分析探討，研究內容包括產生、檢測、排除、分析、研究等方面，進一步探討查找和排除此類故障的方法，以期對于提高變電站運行可靠性、安全性研究工作有所幫助。

關鍵詞：直流系統接地；故障；問題；對策

電網是保障社會生產活動以及居民正常生活用電的保障。變電直流系統種類繁多、接線情況復雜，是電力系統中非常重要的電源系統之一，變電直流系統是一個獨立的電源，脫離發電機以及系統運行方式改變的影響，是由浮充電裝置和蓄電池組并聯供給直流符合的運行系統。隨著區域電網的不斷發展建設，變電站設備的不斷增多，構成了龐大復雜的直流電源網絡，這給查找直流接地故障的提出了新的挑戰。直流系統發生接地故障會造成很大的故障隱患，當發生接地時，應及時采用儀器和正確可行的方法查找并排除故障，對區域電網的安全運行具有十分重要的保障作用。

一、直流電接地分析

1.直流系統接地的定義。當直流系統的正負極和地面之間的絕緣值降低至穩定值或者規定值的時候，我們把這種情況成為直流系統接地。正接地或者負接地取決于是正極還是負極絕緣水平低于規定值時。

2.直流系統接地產生的原因。因為直流系統不間斷工作、長期帶電、支路多、符合涉及面廣，當環境改變、氣候發生變化、出現高溫異常天氣和發生污染的時候，電纜有可能會發生老化現象，還有接線端子老化、原件發生損壞等問題，這些問題和設備自身等問題有可能會降低絕緣水平。一般情況下，接地的概率會隨著投入使用的時間的提高變大。尤其是在遇到下雨、濃霧等不利天氣情況下，因為電纜、設備、元器件老化等引起的絕緣水平的下降，這時有很大可能出現直流系統接地，當天氣轉好的時候這種情況便消失。還有，設備檢修或者工程改造引起直流系統回路線頭松動，因而發生脫落或者松動現象，之后觸碰到金屬外殼，這種情況也會引起直流系統接地。還有一種情況較為特殊，當變電站二次裝置燒毀也會引起直流系統接地，當這種接地情況發生時，常常伴有保護性動作，如開關拒跳、拒合等。

3.直流系統接地的種類和危害。從構成總結分為以下幾種：按接地類型可分為直接、間接接地，按照接地極性分為正、負接地，除此，按照接地情況可以分為單、多點接地，環路接地、絕緣和交流辦接地等等。這些歸類往往依據各地的直接接地情況。

二、查找和排除故障的流程和方法

1.故障查找流程。無論是正極接地還是負極接地，兩者中只要出現一者，也就是對地造成新的接地回路必須及時排除，一旦出現二點或者多點接地就會出現故障乃至事故。變電站的直流接地雖然復雜，常規保護和微機保護的故障=排除法具有一致性。通過總結區域網多年運行過程中排查直流系統接地故障的現場情況和總結經驗，將故障排查流程分為以下幾種情況： （1）采用分段查找方法和拉路法等查找直流接地故障點，確定之后及時進行處理。 （2）依據直流接地故障檢測裝置的顯示情況或者結合直流屏故障情況顯示，做出判斷分析，確定出故障回路以及種類。

2.故障排查方法。如果不能精準無語地判斷出故障回路時，我們通常采用拉路法。一般情況下，人們借用直流接地回路瞬間停電的方法，判斷出該回路是否發生在該直流接地點。其依據在于一旦直流接地回路從直流系統中脫離開來運行，直流母線的正極和負極對地電壓就會出現平衡。基于直流系統的不間斷特殊性，人們不能隨意斷開停電。計算機的普遍使用，微機保護同樣禁止斷開直流電源的隨意性。在現場排除故障的時候，非正常情況下的閉環回路也時有發生，采用雙電源供電回路，還有變電站在現場施工等過程中留下直流負載的信號、控制回路和保護回路之間沒有做出區分等，增加了直流接地故障的查找難度。拉路法很有可能會引起控制回路或者保護回路跳閘等事故的發生。在分類較為清晰的新型直流系統中，專用斷路器控制投退情況，因此可以通過控制開關的操作或者保險進行拉路檢查工作。然而，許多直流回路交叉復雜，對于舊直流系統，沒有顯而易見的控制開關，一般采用打頭法分段查找，即通過打開直流回路特定電纜接頭。它實際上是對拉路法的延伸工作。依據現場的故障排除積累經驗，整理出一下幾種可用方法：第一步確定區分出為正極接地還是負極接地，測量出正、負極接地電壓。兩段母線之間的區分，確定查找的范圍，幫助判斷出直流接地發生的段位。如果站內的二次回路存在施工情況或者檢修，應該立即停止，拉開工作電源，查看信號的消除工作。通過分段拉路法排查時，必須用蓄電池提供操作電源，先停下照明回路和信號回路等。

3.故障誤報。變電站直流系統運行通常會出現誤報的現象，例如，當直流屏絕緣監察系統發出接地告警，然而測量母線電壓和直流回路電阻結果為正常顯示值，這就表明直流系統并沒有真正的發生系統接地故障。

三、直流接地檢測裝置和絕緣監測裝置

1. 便攜式裝置。作為拉路法的輔助儀器，便攜式檢測儀器為排查故障提供了一個較好的方法。和認為拉路法一樣，便攜式檢測裝置無需斷開直流回路電源。當出現接地回路就會發出報警信號。在基本原理上，和在線裝置的信號注入方法如出一轍。其移動式采集互感器在各個分部回路上測量，由于其具有任意移動性，利用此優點可以更方便查找各個接地點。然而，由于目前存在的產品和直流系統的兼容性和抗干擾能力都比較差，存在較高的誤報現象，這項裝置并沒有大量采用和全面推廣，僅作為查找參考儀器使用。

2.在線檢測裝置。直流接地選線裝置一般情況下是以信號注入法等多種原理設計而出，是安裝穿心式的電流互感器于各分支回路上，當各個互感器接受到的信號經過直流接地選線裝置作出分析判斷，確定出直流接地的分支回路，對應編號傳感器編號和接地檢測器顯示部分。它的優點在于能夠達到在線監測的目的，對各分支回路的接地狀態進行實時監測。在檢查接地回路的時候，精確度很高的儀器是不可缺少的設備。但是，其缺點是大部分存在測量精度較低而誤報率較高，還有抗干擾能力也較差，導致使用上出現了不少問題。

3.直流系統絕緣監測裝置。直流系統通常只被允許有一個接地點，也就是常說的絕緣監察繼電器的接地點。而結緣監察繼電器是利用平衡電橋的原理，當直流系統的正、負極中的一者對地絕緣抗阻值下降到設定值的時候，正對地電壓或者是負對地電壓差使得電橋失去平衡性，這時發生了變化，我們就可判斷其為直流系統絕緣。

四、結語

每一個區域電網必然已經運行很多年，時間的推移，設備的老化等導致直流系統中產生許多隱患，。變電站直流系統日常維護也存在著很多問題，通過分析直流系統接地故障因何產生，全面闡述、研究直流系統接地故障，在此基礎上，找出更為有效的排查直流接地故障的方法，并研究出更為有效的直流接地監測裝置，提高變電站直流系統的安全運行性能，對于保障居民的用電安全具有很大的意義。因此，學者和相關技術人員應該加大對問題的研究探討工作力度，為穩固電網提供理論基礎，保障居民生產、生活用電。

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