淺談變電站直流系統接地故障

文 | 張新旺

技術

淺談變電站直流系統接地故障

文 | 張新旺

直流系統接地的原因

在變電站設備區和繼保室內，直流系統分布范圍廣、外露部分多、電纜多且較長。所以，很容易受塵土、潮氣的影響，使某些絕緣薄弱元件絕緣性降低，甚至絕緣破壞造成直流接地。直流接地的原因概括如下幾點：

1.絕緣材料不合格、絕緣性能低，或年久失修、嚴重老化；或存在某些損傷缺陷、如磨傷、砸傷、壓傷、扭傷或過流引起的燒傷等。

2.變電站未及時檢修或檢修質量差。

3.工作人員在帶電二次回路上進行工作時， 由于將直流電源誤碰到設備外殼，這種狀況通常會引起直流系統發生瞬間的接地；另外，在電纜溝施工時，損傷了帶電控制電纜，使得直流對地的絕緣性降低。

4.線路及設備嚴重污穢和受潮，使直流對地絕緣嚴重下降。

5.小動物造成直流接地故障，如老鼠、蜈蚣等小動物爬入帶電回路，造成線路對地短路。

6.某些元件、未使用的螺絲、墊圈等金屬零件掉落在帶電回路上。

7.蓄電池本體漏液或有接地現象。

直流系統接地的危害

直流系統發生一點接地后，若未及時發現處理，在同一極的另一地點再發生接地或另一極的一點接地，便構成兩點接地短路，將造成信號裝置、繼電保護和斷路器的誤動作。兩點接地還可能會將跳閘回路短路，造成保護拒動作（甚至越級跳閘），還會引起熔斷器熔斷、燒壞繼電器接點等嚴重后果。

1.直流正極接地，可造成保護及自動裝置誤動的可能。一般跳合閘線圈、繼電器線圈與負極電源接通，如果這些回路再發生接地，就可能使正極電源被接通和構成回路，引起誤動作。在圖1中，直流接地發生A、B兩點時，將lLJ、 2LJ接點短接，CKJ繼電器得電后誤動作跳閘。A、C兩點接地時，CKJ接點被短接而誤動作跳閘。A、D兩點，F、D兩點接地，都能造成開關誤跳閘。同理，兩點接地還可能造成誤合閘，誤報信號。

2.直流負極接地，可造成保護自動裝置拒絕動作的可能。因為回路中再有一點接地時，跳合閘線圈及保護繼電器線圈被接地點短接而不能動作。同時，直流回路短路電流會使電源保險熔斷，并且可能燒壞繼電器接點，保險熔斷會失去保護及操作電源，并且可能燒毀繼電器接點。在圖1中，B、E兩點接地，CKJ線圈被短接，保護動作時，CKJ不能動作，開關將不能跳閘且保險將會熔斷。D、E兩點接地時，跳閘線圈LT被短接，保護動作時及操作時開關拒跳。同理，兩點接地開關也可能使開關拒合，不能報信號。

3.如果直流系統正負極各一點接地，會造成短路使電源保險熔斷，使保護及自動裝置、控制回路失去電源。在圖中，直流接地故障發生在A、E兩點和F、E兩點時，即形成短路使電源保險熔斷。B、E兩點和C、E兩點接地時，在保護動作或操作時，不但使電源保險熔斷，同時還會燒毀電器接點。

由此可以看出直流系統接地故障的危害非常大，平時加強直流系統絕緣檢測，以防接地故障的發生。

直流系統接地的處理方法

圖1 直流系統接地故障示意圖

變電站直流系統復雜，處理接地故障應根據運行方式、操作情況、氣候影響來判斷可能接地的位置，以先信號、照明部分后操作部分，先室外后室內，先負荷后電源為原則，采取拉路尋找、分路處理的方法，其歸納如下：

1.首先確定是正極接地還是負極接地，測量正負極對地電壓，驗證絕緣檢測裝置報警是否正確。

2.兩段母線之間的區分，確定發生直流接地的母線，以縮小查找范圍。

3.如果站內二次回路正在施工或檢修應立即停止，斷開其工作電源，查看接地是否消除。

4.采用分段分部位拉路法，分析故障可能發生的原因、大概位置。由二人及以上配合進行，其中一人操作，一人監護并監視表計指示及信號的變化。利用瞬時停電的方法按照下列順序進行:

（1） 斷合現場臨時工作電源。

（2） 斷合故障照明回路。

（3） 斷合信號回路。

（4） 斷合閘回路。

（5） 斷合附助設備。

（6） 斷合充電回路。

（7） 斷合操作回路。

（8） 斷合蓄電池回路。

查找直流系統接地故障的注意事項

1.查找直流接地故障時，必須至少有二人進行。

2.為防止誤判斷，觀察接地現象是否消失時，應從測量信號和絕緣檢測裝置檢測結果綜合判斷。

3.查找直流一極接地故障時，切勿引起另一點接地，以防引起繼電保護、自動裝置的誤動或拒動，甚至引起短路燒直流保險，導致誤跳閘。

4.當直流系統一點接地時，禁止在二次回路上工作。

5.拆除各端子、各開關的時間應盡可能短。瞬停直流電源時，應經調度同意，時間不應超過3s，動作應迅速，防止失去保護電源及帶有重合閘電源的時間過長。

6.按符合實際的圖紙進行，防止拆錯端子，防止恢復接線時遺漏或接錯；所拆端子應做好記錄和標記。

7.由于變電站建設施工中可能未按照圖紙要求接線，絕緣檢測裝置檢測正、負極對地電壓或支路報警可能不正確。

8.如是直流系統絕緣嚴重破壞但未完全接地，所測極對地電壓應低于220V(合閘回路應低于250V），應根據切除某部分負荷時，觀察所測電壓值是否下降較多來判斷絕緣損壞的嚴重處。

9.防止保護誤動作，必要時在瞬間斷開操作電源前，解除可能誤動的保護，操作電源正常后再投入保護。

直流系統接地故障的預防措施

變電站直流系統經常由于氣候自然因素的影響和人為因素的原因而出現接地故障，為了避免直流接地故障的發生，應該在變電站施工和日常的運行檢修維護工作過程中采取有效措施對接地故障進行預防，從而避免接地故障的發生，保證設備的安全穩定運行。主要從以下幾點進行預防：

（1） 采購時嚴格把關，對質量不合格的產品堅決抵制，禁止采購已老化的材料、元件和設備等。

（2） 施工單位在施工過程中應嚴格控制施工質量和工藝，并對回路進行檢查測試,必須進行絕緣試驗；如有接地問題，及時處理。

（3） 在回路改造時應仔細核實每一根電纜，未使用的回路及時拆除，并詳細記錄及備案。

（4） 在變電站運行維護中應定期對蓄電池室通風，并在蓄電池室采取有效的防潮措施。

（5） 對室外電纜要加強絕緣檢查和測試工作，應及時采取相應的措施，避免直流系統接地故障的發生。

（6）確保斷路器端子箱、斷路器機構箱、隔離開關機構箱、手車機構等二次電纜穿管處的封堵和電纜的防護完好，應定期進行防雨、防潮、防異物的日常檢查工作，發現問題及時消除。陰雨天氣時應增加設備的檢查次數，并重點檢查易發生接地的重點部位，發現受潮或進水應立即處理。

總結

直流系統接地故障會對變電站甚至電網系統的安全穩定運行造成十分嚴重的影響，一旦發生接地故障，應及時地組織相關人員進行查找，從而使得接地故障盡早消除。防范直流接地對直流系統的安全運行極為重要，在日常的站內運行、巡檢和檢修工作中，應做好預防工作，并加強對直流設備的維護與管理，避免直流系統發生接地故障，從根本上保證直流系統的安全運行。變電站運行檢修人員要不斷提高對直流系統重要性的認識，總結經驗，有效查處接地、防范接地，以保證設備的健康運行，使安全工作落到實處。

（作者單位：新疆金風科技股份有限公司）