直流系統接地故障查找與排除方法探討

王春柏 趙鵬

【摘 要】目前，直流電源已經被廣泛運用在了各個變電站的裝置及回路中，比如繼電保護裝置、控制以及出口回路等，進而組成了直流系統。如果遇到惡劣天氣或發生電纜老化的情況，則可能使直流系統出現接電故障。本文介紹了直流系統的概念及接地類型，分析了直流系統接地故障產生的原因，闡述了直流接地查找方法和步驟以及直流系統接地故障的排除方法。

【關鍵詞】直流系統；接地故障；查找；排除方法；探討

一、直流系統的概念及接地類型

變電站直流操作系統在的供電網絡內分布于電源的正極和負極設備之間，在運行中接地概率發生的越多，其危害變電站電力系統的系數就會越大。直流系統在運行中若正極接地，就造成變電站在繼電保護過程中發生誤動的現象，一般電源的負極應被接在跳閘線圈內，如果電源回路再發生絕緣不良又或是接地現象，就會使兩點都接觸地面，使合閘與跳閘回路發生短路出現拒動現象，此時變電站直流系統就會發生故障，如果處理的不及時，拒動保護系統會過大事故的范圍，還有可能將保險和繼電器的接觸點燒毀，所以應適時的對直流系統的接地有沒有絕緣進行檢測，對于發現的絲毫故障，都應及時提醒相關人員及時的排除故障，將變電站直流系統在運行過程中產生的接地故障完全杜絕。

二、直流系統接地故障產生的原因

直流系統發生接地故障通常是由多種原因所引發的，但歸納起來主要就是人為及自然兩方面的因素。

1.由雨水引起的接地

在大雨天氣，雨水飄入未密封嚴實的戶外二次接線盒，使接線樁頭和外殼導通起來，引起接地。

2.由小動物破壞引起的接地

電纜外皮被老鼠咬破時，當密封不好時，蜜蜂會鉆進二次接線盒（箱）筑巢，容易引起直流接地。

3.由擠壓磨損引起的接地

當二次線與轉動部件（如經常開關的開關柜柜門）靠在一起時，二次線絕緣皮容易受到轉動部件的磨損，當其磨破時，便造成直流接地。

4.接線松動脫落引起接地

接在斷路器機構箱端子排的二次線（如10kV開關機構箱內的二次線），若螺絲未緊固，則在斷路器多次跳合時接線頭容易從端子中滑出，搭在鐵件上引起接地。

5.誤接線引起接地

在二次接線中，電纜芯的一頭接在端子上運行，另一頭被誤認為是備用芯或者不帶電而讓其裸露在鐵件上，引起接地。在拆除電纜芯時，誤認為電纜芯從端子排上解下來就不帶電，從而不做任何絕緣包扎，當解下的電纜芯對側還在運行時，本側電纜芯一旦接觸鐵件就引發接地。

三、直流接地查找方法和步驟

1.查找方法

直流回路數量多、分布廣，接地點不好查，相對有效的方法是拉路試探法。即分別對每路空氣開關或熔斷器拉閘停電，若停電后直流接地現象消失，說明接地點位于本開關控制的下級回路中；若現象依然存在，說明下級回路沒有接地。通過拉路尋找，可將接地點限定在某個空開控制的直流回路中，再通過解開電纜芯，將接地點限定在室內或室外部分；再通過拔出插件，可將接地點限定在插件內和插件外。經過層層分解、一段段排除，最終可將接地點定位于一段簡單回路中，再用搖表對回路中的每根接線搖測絕緣，把接地點進一步限定在幾根導線或幾顆端子上，通過仔細觀察，反復觸摸，接地點終會“原形畢露”的。

2.查找步驟

（1）直流系統中的空氣開關或熔斷器是分層分級配置的，一般由總路空開、分路空開串聯而成，兩級空氣開關將直流回路分成了三段。兩級空氣開關分別是直流屏總路空氣開關和各設備分路空氣開關，三段回路分別是直流母線及其引出線回路、總路空開饋出的電纜和橋接母線回路、分路空開饋出的保護、控制、監視、儲能回路。其中，第三段回路數量最多、接線最復雜、接地幾率最高，幾乎所有的直流接地都出現在這一段。要想盡快找到接地點所屬空開，接地的確切位置和確切原因，就必須對三段回路的構成、作用和現場具體位置十分熟悉，所以查找直流接地的第一步就是熟悉現場直流系統接線。只有熟悉接線，做到心中有數，才能在拉路尋找時不漏拉、不錯拉、不重復拉。

（2）定位到總路空氣開關。當前在直流屏上都安裝有微機直流絕緣檢測儀，當出現直流接地時，絕緣檢測儀會報出是哪一極（正極還是負極）接地、接地電阻是多少，隨后會報出接地支路號，按照支路號就可將接地點定位到總路空氣開關。若絕緣檢測儀（絕緣監察裝置）無選線功能，又如何定位到總路空開呢？在此情況下，只有對總路空氣開關進行拉路尋找了；如果拉開某路空氣開關后，接地極母線對地電壓立刻升高到110V左右，則接地點就位于該空開控制的下級回路之中。

（3）定位到分路空氣開關。用內阻不低于2000Ω/V萬用表或電壓表在直流屏監視接地極母線對地電壓，然后退出絕緣檢測儀。根據現場標示和相關圖紙，找出總路空開下級串接的所有空氣開關（或熔斷器），按照先信號后控制、先室外后室內的原則排出拉路順序。對于信號回路，如測控裝置電源空開、遙信電源空開、通訊電源空開，其不影響故障跳閘，只涉及監控、指揮信號，可最先拉。如果接地點就在這些空開控制的回路，就免除了對重要回路（控制回路、保護回路）的短時停電。對于保護控制回路空開，直接影響到系統安全，拉路時間越短越好，需控制在3秒以內，拉路順序可按其對應一次設備實時潮流大小來排序，先拉負荷輕的空開，再拉負荷重的空開。如果拉開某路空氣開關后，接地極母線對地電壓立刻升高到110V左右，則接地點就位于該空開控制的下級回路之中。

（4）按室內室外分段查找。現場統計數據顯示，運行中變電站出現的直流接地點絕大部份在室外，所以分段查找時，重點還是查室外部分。可以先將本回路涉及的二次設備接線盒一一打開，仔細檢查，看盒子內有無積水、有無潮氣、有無電纜頭破損進水、有無芯線絕緣皮裂口、有無動物巢穴、有無接線脫落、有無備用芯搭鐵等等，或許就會發現接地點。

四、直流系統接地故障的排除方法

1.利用絕緣監察裝置判斷

變電站的直流母線一般分為兩段，每段母線上都裝有微機型絕緣監察裝置。直流系統正常工作時，裝置數字顯示母線電壓，監測直流系統正、負母線絕緣狀況。當直流系統發生接地時，裝置自動啟動報警之后產生低頻信號，由正負直流母線平衡對地注入直流系統，再通過安裝于每一支路上的傳感器接收這一低頻交流信號。CPU對各條線路所采集信號電流進行分析，判斷出故障線路號及接地電阻值，完成自動選接地線的功能。

2.利用拉路法進行判斷

拉路法就是指依次、分別、短時切斷直流系統中各直流饋線來確定接地點所在饋線回路的方法。當切除某一回路時故障消失，則說明故障就在該回路之內，繼續運用拉路法，就可以進一步確定故障在此回路的哪一支路當中。例如，斷開直流屏主控控制回路熔斷器，絕緣監察裝置“接地”信號消失，就說明故障在此回路中。

直流系統發生一點接地之后，絕緣檢測裝置就會發出報警信號。運行及維護人員要盡快檢測出接地點的具體位置，并予以消除。利用微機型絕緣監察裝置可以確定出接地點所在的直流饋線回路。對于沒有設置能確定接地點所在饋線回路絕緣檢測裝置的直流系統，當出現一點接地故障之后，工作人員首先要縮小接地點可能所在的范圍，即確定哪一條饋線回路發生了接地故障。

查找接地故障前，要充分了解情況。如運行有無異常現象、回路有無工作以及天氣情況等。在具體查找時，要按照先信號和照明部分后操作部分，先室外部分后室內部分的原則。在切斷各專用直流回路時，切斷時間不得超3s，不論回路接地與否都要合上。若直流失電可能引起保護及自動裝置誤動，在切斷前應采取必要的安全措施。

【參考文獻】

[1]南天，宋國云.關于變電站直流系統接地故障查找與處理的思考[J].電子技術與軟件工程，2014，（4）.