直流系統接地故障分析與處理

鄧燁

(國網宜昌供電公司,湖北 宜昌 443001)

直流系統接地故障分析與處理

鄧燁

(國網宜昌供電公司,湖北 宜昌 443001)

變電站在進行二次回路直流系統的調試過程中或者運行環境較差的情況下，經常會遇到直流系統接地的問題。直流系統一旦發生接地故障，如何能夠準確、快速地查找出直流接地點,盡快消除故障尤為重要。結合現場實際工作經驗,認真分析了產生直流接地的原因及其危害,并且有針對性地介紹了快速查找直流接地點的步驟和方法。

變電所；二次回路；直流接地

1 引言

在電力系統中，變電站直流系統是非常重要的構成部分之一。直流系統需發揮的功能包括面向繼電保護裝置、自動控制裝置、事故信號、事故照明、主設備操作控制提供電源支持。在整個系統正常運行的狀態下，直流系統負極對地、正級對地均為絕緣狀態。若兩者中的其中一點發生接地故障，但由于未形成完整回路，故直流系統的整體運行不會受到影響。此時，若另一點同樣出現接地故障，形成完整回路后就極易導致正極、負極金屬短路事故，或造成繼電器短接，對整個電力系統而言有非常不利的影響。故而，從直流系統運行維護的實踐上來看，在已發生一點接地故障后，必須根據故障的具體表現來快速查找故障發生點，并采取有效處理措施以消除接地故障對直流系統運行不良影響，確保其可靠性與穩定性。

2 直流接地的原因

在變電站運行系統中，直流系統具有外露部分多、電纜構成復雜、系統分布范圍廣等方面的特點，且易受到大量內外部因素的影響(包括環境、自然、人為等方面的因素)。這些因素作用于直流系統，導致系統內一些性能較為薄弱的元件絕緣性能受損，成為誘發直流系統接地故障的最主要原因。具體分析認為誘發直流接地故障的因素有以下幾類[1-3]:

(1)直流系統中二次回路以及二次設備所選用的絕緣材料在性能上存在一定缺陷，不符合設計規范標準，絕緣性能方面有所欠缺。或二次回路、設備長時間投入運行，維護不當，大量元件老化，誘發壓傷、扭傷、燒傷等質量問題。

(2)整個直流系統所處的運行環境惡劣，運行條件差。受到潮濕、陰雨等惡劣氣候條件的影響，直流系統中電氣設備對地絕緣性能將受到嚴重損傷，誘發直流接地故障的可能性大大增加。例如在變電站直流系統運維過程中常常會發現大風大雨飄入直流系統戶外二次接線盒中(因運行維護不當導致戶外二次接線盒未完全密封)，致使外殼與接線樁頭形成通路，從而誘發接地故障。

(3)雜物或小動物也是誘發直流系統接地故障的一大原因。如蜈蚣、老鼠等體積較小的動物容易排入帶電回路中并誘發直流系統接地故障。或二次回路運維過程中一些金屬元件掉在直流回路上，加之直流回路處于帶電狀態，進而導致其與金屬屏短接并誘發接地事故。

3 直流故障接地點的危害

在變電站直流系統出現接地故障后，其對變電站乃至整個電力系統都存在非常不良的影響。具體危害可以總結為以下三種類型：

(1)如圖1所示故障狀態為：直流系統中正極單點接地，然后繼續出現第二點接地故障。在該故障狀態下，S開關為開路，R1與R2電阻阻值若均較小，則通過繼電器K會達到動作值條件，誘發誤動動作。

圖1 正極單點接地后繼續出現第二點接地故障示意圖

(2)如圖2所示故障狀態為：直流系統中負極單點接地，然后繼續出現第二點接地。在該故障狀態下，S開關為開路，同時若R1、R2作為接地電阻的電阻值較小，則導致繼電器K易發生短路事故，導致系統出現拒動動作。

圖2 負極單點接地后繼續出現第二點接地故障示意圖

(3)如圖3所示故障狀態為：直流系統中中間一點出現接地故障，然后于另一支路繼續出現中間一點接地故障。在該故障狀態下，若R1、R2作為接地電阻的電阻值足較小，當開關S1/S2處于閉合狀態下時，相對應的繼電器K1/K2會同時做出動作相應，導致系統出現誤動動作。

圖3 中間接地后繼續出現支路中間接地故障示意圖

4 直流系統接地故障的處理

在實際工作中，對直流系統接地故障的查找與處理應當遵循一定的步驟與流程。關鍵步驟如下：第一步，需準確判斷接地故障的極性，明確故障誘因；第二步，若接地故障出現在二次回路上，且回路中有設備在運行/在調試，那么需馬上斷開設備運行，在切斷工作電源后觀察回路接地故障是否解決。若故障消失，則判定為二次回路故障；第三步，用分網法縮小故障查找范圍。具體操作中可用蓄電池代操作電源，以保護系統運行穩定；第四步，對于直流系統中相對不重要的負荷或無法轉移的分路，故障查找中可以采用瞬時停電的技術手段，以明確分路及其回路中是否存在接地故障；第五步，針對直流系統中比較重要的直流負荷部分，工作人員可以應用轉移負荷法對該分路以及所對應回路是否存在接地故障進行查找；第六步，若經過上述操作程序處理后仍然未檢出接地故障點位，則需考慮到相同極性兩點接地故障的可能性。若已發現某一回路中存在接地故障，則可對回路進行解環→取下保險→拆除端子一系列操作，以準確定位故障點為標準。

5 預防措施

直流接地故障經常會發生，尤其是運行環境差，運行時間長的設備，發生故障的機會更多，而且往往會同時出現幾個接地點，對電廠的安全運行造成很大的隱患。那么，為預防直流系統接地故障的產生，應當采取哪些預防措施呢？根據以上對直流系統接地故障產生原因、危害類型的分析，認為預防措施需從設計、施工、調試試運行、運行、以及檢修這幾個環節入手。具體措施有以下幾個方面：

(1)設計過程中的預防措施。在滿足直流系統安全、穩定運行的前提下，需盡可能的省去不必要的控制電纜設置，以達到減少直流系統接地故障隱患點的目的。

(2)施工過程中的預防措施。變電站直流系統施工中需要重視對施工環節質量的監督，安排專人對直流系統安裝質量進行嚴格控制，確保系統接線的正確合理。同時需要檢查接線柱是否完全擰緊，以免電纜在后期運行中脫落而誘發接地故障。

(3)調試試運行過程中的預防措施。在本環節中，工作人員的工作重點是檢查母線在運行狀態下的絕緣性能，對支路監測裝置在運行工況下動作是否可靠進行詳細監測，杜絕監測裝置發生錯報或誤報的問題。當支路送電試運行前同樣需要對絕緣性能進行檢查，檢查電纜是否接好且固定好。最后，在雙電源切換試運行操作中，需要安排專人負責檢查二次回路的運行性能。

(4)運行過程中的預防措施。當直流系統投入整個變電站電力系統后需要完善對系統的巡查監視，消除惡劣環境條件對系統運行的不良影響，再做好防潮、防雨等方面的工作。設備運行環境較差的部分需要加強防塵。

(5)檢修過程中的預防。在直流系統日常檢修中，若檢修人員發現設備出現損壞或性能上有所缺陷，需要及時上報并處理。同時檢查端子固定情況，若發生松動則需要重新擰緊，已老化電纜需及時更換，以確保其絕緣性能。

6 結束語

變電站直流系統一旦發生接地故障，加之為及時對故障進行排查與處理，就勢必會對整個直流系統，乃至電力系統的運行穩定性產造成不良影響。對直流系統接地故障的查找與處理是變電站運維人員必須高度重視的問題之一。當前，有關直流系統接地故障的查找要求工作人員具備豐富的工作經驗，對有關直流回路系統的運維要點有一個全面的掌握，能夠快速的識別各種故障并采取針對性的處理方法，盡快恢復設備運行的安全性，使電網系統的整體運行更加安全、穩定與可靠。

[1] 劉曉忠，王寧國，李靖波.變電站直流接地原因及預防措施[J].電力安全技術，2009，11(3):56.

[2] 陳衛容，曹素紅，陳炎明.變電站直流接地故障查找的方法和步驟[J].工程技術.

[3] 張曉毅，王志強.變電站直流接地故障的分析與查找[J].中國電力教育，2008.

Analysis and Treatment of DC System Earth Fault

DENG Ye

(State Grid Yichang Power Supply Company, Yichang 443001,China)

The problems of the DC system earth often happen during secondury loop DC system debugging or bad operating conditions.The DC system earth fault once happens,it is the most important how to correctly and quickly find out DC earth point and remove the fault.Combining practical work experience,analyze the reason and harm of producing DC earth,and present procedures and motheds to seek the DC earth points.

coverting station;secondary loop; DC earth

1004-289X(2017)01-0101-03

TM63

B

2015-11-26

鄧燁(1983-)，女，漢族，湖北宜昌人，碩士研究生，電力工程師，從事電力系統檢修工作。