電力系統直流接地故障危害及排查

李楊

摘要：全面、系統地對直流系統接地故障從產生、檢測、排除和分析研究等方面進行研究和闡述，從而對查找和排除直流接地故障的方式方法作更為深入的研究和探討，以有效提高變電站運行的安全穩定性，有助于提高電網運行的可靠性。本文全面詳細地闡述了直流系統接地故障，從產生、檢測、排除、分析等環節對直流系統進行了研究，以更有效地對直流接地故障進行檢查和排除，從而使得變電站運行更為安全可靠，提高電網運行的安全穩定性。

關鍵詞：直流系統接地;多點接地;故障排除

隨著經濟和電力行業的快速發展，直流不間斷電源系統作為電站控制的供電系統，負荷接地時有發生，但接地查找的高風險和操作的高難度困擾著操縱員，每次接地查找過程都可能導致停堆停機。為以后的接地查找工作提供了經驗，可以有效避免接地查找過程中負荷失電的風險。

一、直流系統接地的定義、產生與危害

1.1直流系統接地定義。

所謂直流系統接地，是指直流系統的正負極一方與大地的絕緣水平小于等于某一特定值的現象，其中，正接地是指正極絕緣水平小于等于某一特定值。而負接地則是負極絕緣水平小于等于某一特定值。

1.2直流系統接地產生原因。

直流系統長期穩定的不間斷供電特點使得其具有更廣的負荷面及支路，往往會受到高溫、污染、氣候及環境的改變而導致元件損壞、接線端子老化、電纜老化，進而使得絕緣水平下降。通常而言，其接地概率與投運時間成正比。主要有以下幾種情況：

（1）元件損壞、設備及電纜老化，使得絕緣水平下降。濃霧、大雨等惡劣天氣也會導致直流系統接地，在天氣轉好時恢復正常;

（2）直流系統回路線頭受施工改造、設備檢修等因素影響而出現脫落、松動進而與金屬外殼相碰觸，從而導致直流系統接地;

（3）引起直流系統接地情況還有變電站二次裝置燒毀的情況，發生這種情況通常會有焦糊味、開關拒合、拒跳等相應保護動作。

1.3直流系統接地的種類與危害

（1）接地種類。結合現實狀況，直流系統接地可以進行如下幾種分類：根據接地極性不同有正、負接地的區別;根據接地類型有直接和間接的區別;還有完全和非完全接地的區別，也就是是否為金屬接地。還有絕緣和交流半接地、環路接地、多點接地、單點接地等多種情況。且根據不同的接地情況，各種接地的名字也不同。

（2）正極接地危害。正接地會導致斷路器跳閘，斷路器跳閘線圈是與負極電源相連接的，一旦發生正接地，就會導致回路。

（3）負極接地的危害。負極接地則會導致斷路器拒跳。

二、查找、排除直流接地故障的流程與方法

2.1排查流程。

通過以上對直流接地危害的分析可以知道，不論正、負極哪個接地，都會通過大地形成接地回路，從而導致系統故障，所以需要及時進行排除，以有效避免因二點或多點接地而導致的故障及事故。盡管對于變電站來說，直流接地要相對復雜，但對于不同保護的故障排除方法卻是一樣。結合多年排查電網直流系統接地故障的做法及經驗總結，大致可以將排查流程總結為以下兩點：

（1）以直流接地故障檢測裝置對故障的顯示狀況為依據對直流系統接地故障進行判斷，確定沒有誤報之后，對故障回路及種類進行確定;

（2）在故障排查中通常采用分段查找或拉路法進行。待故障點確定后進行故障排除。

2.2排查方法。

拉路法通常用于對故障回路無法準確判斷的情況。直流接地回路只要脫離直流系統單獨運行。就會導致直流母線對地電壓平衡狀況的出現，因此在排除故障時，往往采用直流接地回路瞬間停電的方式來對直流接地的地點進行確定。目前運行的直流系統有著清晰的直流回路分類，系統投退由專用斷路器進行控制， “拉路”檢查可以通過控制保險或開關來實現。如果舊直流系統發生故障，直流回路嚴重交叉，控制開關不明確，則需要采用“打頭法”，即將某直流回路的特定電纜接頭打開來實現排查。從本質上來講， “打頭法”也是一種拉路法，是在拉路法基礎上的一種延伸。運用拉路法進行故障排查和處理的流程大致為：先對照明和信號部分進行排查，再對操作部分進行排查，堅持做到先外后內。

2.3直流接地在線檢測裝置。

針對直流接地故障，目前市場上以經充斥著多種類型的選線裝置，其設計生產原理主要是基于磁飽和檢測法、霍爾傳感器檢測法、信號注入法等，通過將一個穿心式的電流互感器安裝于直流的各分支回路，直流接地選線裝置對互感器感應到的各類信號進行分析，對直流接地的分支回路進行判斷并確定，部分回路對應編號通過支路回路上安裝的接地檢測儀和傳感器編號進行顯示。該選線裝置有利于對各分支回路接地狀態進行實時在線檢測。

2.4便攜式檢測裝置。

此外，查找直流接地故障還可以借助于便攜式查找儀進行，該檢測裝置是拉路法的一種，有利于提高接地故障排除的安全性和時效性。與人為拉路法一致，對直流回路進行測量時無需對直流回路電源進行斷電，只需借助于移動式采集互感器來回測量即可，一旦檢測到接地回路，裝置就會自動報警，充分顯示了該儀器的科學性。

三、結論

電網系統中現有的變電站由于長時間的運行增大了直流系統發生故障的可能性，同時也加大了日常運行維護的困難。本文通過研究產生直流系統接地故障的原因，對直流系統接地故障從產生、檢測、排除、分析、研究等環節展開了詳細研究和闡述，并在此基礎上研究和探討了直流系統故障查找和排除的有效方法，而且有針對性地開發出一種監測裝置對直流系統運行的安全性進行保護，極大地有利于電網的穩固和正常生產活動的開展，并且能產生客觀的社會和經濟效益。

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（作者單位：國網河北省電力有限公司衡水供電分公司）