淺析變電站直流系統的接地故障

【摘 要】本文系統的分析了直流接地的原因、危害，并針對此提出直流接地時相應的處理方法、注意事項及預防直流接地措施。

【關鍵詞】淺析；直流系統；接地

0.引言

變電站內的直流系統是獨立的操作電源，直流系統作為變電站內的操控系統、繼電保護、信號裝置、自動裝置提供電源；同時作為獨立的電源在站用電消失后，直流電源還可作為應急的備用電源，即使在全站停電的情況下，仍應能保證繼電保護裝置、自動裝置、控制及信號裝置和斷路器等的可靠工作，同時亦能供給事故照明用電。由于直流系統的負荷極為重要，因此確保直流系統的正常運行，是保證變電站安全運行的決定性條件之一。如果直流系統存在一點接地，供電可靠性大大降低，因為在接地點未消除時再發生第二點接地，極易引起直流短路和保護及斷路器誤動、拒動，所以直流一點接地時，設備雖可以繼續運行，但接地點必須盡快查到，立即消除或隔離。從眾多運行經驗、故障實例來看，引起直流接地的原因有很多又是可以預防的。

1.直流接地的概念

正常情況下正極對“地”的電壓、絕緣電阻和負極對“地”的電壓、絕緣電阻是相近且平衡的。如果直流電源系統正極或負極對“地”間的電壓、絕緣電阻值降低至某一整定值，或者低于某一規定值，這時我們稱該直流系統有正極接地故障或負極接地故障。

2.直流接地故障類型及特點

2.1無源電阻性接地

直流系統正極或負極通過電阻單點接地。運行中的直流接地故障決大多數為此種情況，通過直流拉路查找可以處理。

2.2多點經高阻接地

直流系統多點經高阻接地后，直流系統的總絕緣電阻逐步下降，當低于整定值時，才發出接地告警，從而出現多點接地現象。

2.3多分支接地

有關設備經過多次改造或施工不小心及圖紙設計不合理等，都將導致經多個電源點引來正電源或負電源去某個設備，當該設備直流回路發生接地時，即為多分支接地。此種情況比多點接地更麻煩，通過拉閘幾乎不可能找出接地支路，因為斷開任何一條支路，接地點仍然存在，對地電壓也不會發生變化或變化較小，此時應在保證安全的基礎上斷開所有支路再逐條支路送出，來查找接地線路 ，但風險較大。

2.4有源接地

通過交流（如電壓互感器或交流220V，其一端是接地的）電源引起的接地稱為有源接地，交流220V串入直流系統將引起接地故障，由于其電壓較高，接地母線對地電壓為300V左右，非接地母線對地電壓可高達約500V，而且功率很大，常常會燒損保護和控制設備，并引起保護誤動、拒動。這是最嚴重的故障現象，應引起特別關注，發生此類情況后應立即進行查找。變電站現場應嚴禁交、直流同纜，直流端子與交流端子必須用空端子隔離開。

3.直流接地故障的危害

（1）正接地可能導致斷路器誤跳閘。

（2）負接地可能導致斷路器的拒跳閘。

4.直流接地的原因

4.1氣候因素

由于氣候因素造成的直流接地是一種最為常見的情況，如雨天或霧天可能導致室外的直流系統絕緣降低造成直流接地。

4.2人為因素

由于工作人員在施工中誤碰或者施工質量的不良也會留下接地隱患，如室外設備未加防雨罩、二次回路漏接線頭、誤將控制電纜外皮絕緣損傷等。

4.3自然因素

直流回路在運行中常常受到多種不利因素的影響，如設備運行、操作過程中的機械振動、擠壓、設備質量不良、直流系統絕緣老化等都可引起接地或成為一種接地隱患。

4.4小動物因素

當二次接線盒（箱）密封不好時，壁虎等小動物鉆入端子箱內，爬上端子上造成直流接地。電纜外皮被老鼠咬破時，也容易引起直流接地。

4.5環境因素

由于環境質量較差（溫度過高、濕度過大、灰塵過多）對直流系統帶來負面影響，如端子生銹、積灰引起的直流接地。

5.直流接地的處理

直流接地時應盡快處理，以免威脅運行安全。其故障點查找方法有拉路檢查法、直流接地選線裝置監測法、便攜式直流接地故障定位裝置故障定位法等。在變電站現場多用拉路檢查法、直流接地選線裝置監測法，其中直流接地選線裝置還普遍存在檢測精度不高，抗分布電容干擾差，誤報較多的問題。最終還得使用拉路檢查法。

5.1拉路檢查法的原理

直流接地回路一旦從直流系統中脫離運行，直流母線的正、負極對“地”電壓就恢復并會出現平衡。所以人們通常通過直流回路瞬間停電，引起的對“地”電壓變化確定直流接地點是否發生在該回路，這就是所謂的“拉路法”。

5.2拉路檢查法一般處理原則

根據現場運行方式、操作情況、氣候影響來判斷可能接地的地點，按照先次要負荷后重要負荷、先室外后室內，先合閘后控制，由總電源到分路電源，逐步縮小范圍。采取拉路尋找、處理的方法。應注意：切斷各專用直流回路的時間不要過長（一般不超過3秒鐘），不論回路接地與否均應合上。

5.3拉路檢查法的拉、合次序

（1）事故照明，臨時工作電源及繼電保護試驗電源試拉、合。

（2）熱備用、冷備用設備的試拉、合。

（3）開關合閘電源，I、II段的電源試拉、合。

（4）退出重合閘，試拉、合重合閘電源。

（5）通訊電源及遠動裝置電源試拉、合。

（6）故障錄波器電源試拉、合。

（7）通過調度將220KV主保護改接信號后試拉、合保護控制電源I、II。

（8）試拉、合蓄電池充電機電源。

（9）試拉、合蓄電池。

（10）當確定接地范圍后，如無法停用，應報告工區派人盡快消除，無法查找后及時匯報工區。

6.接地查找注意事項

6.1防止不正確的查找方法造成的直流系統兩點接地

如使用燈泡查找法，使用內阻低于2000Ω的萬用表和電壓表。

6.2防止保護誤動作

必要時在瞬間斷開操作電源前，所以在拉合前應申請退出保護出口壓板。操作電源正常后再投入。

6.3查找故障，必須二人及以上進行

6.4當直流發生接地時，應停止所有二次回路上的工作

6.5做好異常、事故處理準備

7.直流接地的預防措施

7.1從設計上消除直流接地隱患

7.2加強施工管理、注重施工質量、嚴把驗收關

7.3加強室外設備維護

從運行經驗來看直流接地大多數均發生在室外設備上，因此加強室外設備維護可以大大減少直流接地故障。

7.4提高檢修質量

設備損壞要及時更換、處理，對老化、設備電纜及時發現并更新，可以有效的防止直流接地故障的發生。

8.結束語

直流系統能否正常、可靠運行對變電站的安全運行及其重要。直流接地的查找，尤其是復雜的直流接地的查找是一項非常復雜的工作，要熟練掌握這門技術需要不斷的實踐和總結。在更先進的技術出現以前，當前的直流接地更多是依靠實踐和經驗，同時也應該加強對直流系統重要性的認識和運行維護，預防為主，才能使直流系統可靠、穩定運行。

【參考文獻】

[1]毛錦慶等.電力系統繼電保護實用技術問答，北京：中國電力出版社，2000.

[2]孫成寶等.直流設備檢修，北京：中國電力出版社，2003.

[3]電力系統繼電保護實用技術問答（第三版）[M].北京：中國電力出版社，2000.

[4]電力工程直流系統設計技術規程[S].