变电站直流系统接地故障分析及处理策略

颜瑞东（广东电网有限责任公司江门供电局，广东　江门　529000）



变电站直流系统接地故障分析及处理策略

颜瑞东
（广东电网有限责任公司江门供电局，广东江门529000）

摘要：变电站直流系统接地故障会影响直流系统的安全运行，近年来，直流系统接地技术不断发展，积极防范接地故障，加大直流系统安全运行管理力度，已经成为行内专业人员共同关注的焦点。本文分析了变电站直流系统接地故障的类型、故障查找与处理的方法。

关键词：变电站；直流系统；接地故障；分析；处理；对策

0　前言

在整个电力系统中，直流系统发挥着关键而重要的作用，分布范围较广，支持着整个电网的安全、持续运行，然而，由于受到内外因素的干扰，变电站直流系统容易出现接地故障，要想有效排查这些故障，就必须掌握科学先进的技术，提高故障排查工作效率，维护变电站的安全运行。

1　变电站直流系统接地故障

直流系统电源具有正负极性之分，要想保证变电站直流系统的安全，各大变电站各项电力设备都要实行接地处理，同时要控制阻抗数值。所谓的变电站直流系统接地故障就是电源正极或电源负极对地绝缘阻抗数值较低，下降到标准数值以下，因此，直流系统接地故障也有正负之分。现实中的变电站直流系统较为复杂、分布较多、线路设置较广，对应的负荷涉及范围也较大，面临着四周相对复杂的环境条件、气候状况等，恶劣的自然社会环境条件会对直流线路、电气设备等带来不良影响，导致线路绝缘受损、端口破裂等问题，影响各个设备的绝缘度，从而引发接地故障。直流系统接地示意图如下图1所示。

2　变电站直流系统接地故障主要形式

变电站直流系统由于处于不同的区位环境、地理位置，其接地故障也有着明显区别，通常包括室内接地故障、室外接地故障，从引发故障的原因方面考虑，又涵盖各种不同的接地故障形式，具体体现为：

（1）错接线导致的接地故障。变电站直流系统二次接线中，电气设备的电缆芯的两头未能都按照规定同端子接线运行，而是未经处理，处于裸露状态，或者同其他线路错接一起，从而导致了接地故障的出现。

此外，如果接线出现连接松动、脱离等现象时，也可能出现接地故障，例如：位于断路器端子排的二次线，如果出现螺栓松动现象，则可能导致断路器接线头的滑落，从而导致接地故障。

（2）电气设备受损导致的接地故障。电力线路的实际设计中，为了提高绝缘水平、保证安全运行，通常会将抗干扰电容设备安装于电力系统正负极和大地之间，达到抗干扰、保护系统安全的目的，然而，当电容器遭受外界影响，出现击穿、内部元件损坏等问题时，则很容易出现直流接地问题。

（3）接线绝缘下降导致的接地故障。二次接线处于较为复杂的运行环境中，既要受到外界因素的干扰，又可能受到内部因素的破坏。例如：阴雨连绵季节，雨水的反复侵蚀与渗透可能导致二次接线盒内进水，从而导致接线桩头和接线盒外壳之间导电，造成接地故障。随着电力系统的运行，其中一些转动性零部件的反复运转，很容易损害二次线的绝缘层，从而引发直流接地现象。

（4）直流系统由于长时间工作，其二次设备在内外破坏力的作用下，其绝缘层可能发生破坏、变质现象，绝缘度下降，从而引发接地故障。当电力系统施工工艺尚未达到规定标准，直流线路裸露也可能导致接地问题。

3　变电站直流系统接地故障的查找方法

3.1定位法

定位法是接地故障查找的一项有效方法，通常选择便携式直流接地故障定位设备进行故障定位，此定位设备目前已被广泛而深入地运用于直流系统故障查找中，其优势和便捷因素体现在：在不切断直流回路的情况下，能够直接定位查找故障，维持系统的正常供电，从而确保了接地故障查找工作效率。

3.2拉回路法

拉回路法进行接地故障查找，具体的查找方法为：断开各个线路中的空气开关、熔断器等实施断电查找，以此来隔离接地点，使其处于空气开关管辖的直流回路系统，然后，解开电缆芯，进一步限定接地点位置，最后将相关的元件、器件等拔除，确保故障点限制于插件内部或外部，直至接地点被定于特定回路，通过摇表遥测，从而发现故障点。

拉回路法需要断开查找回路中的直流电源，电源断开有一定的时间限制，通常要在3S以内，而且要遵循科学的规律逐一断开，具体的次序为：第一步：断开信号回路，第二步：断开照明回路，第三步：断开操作回路；第四步：断开保护回路。然而，由于变电站二次回路系统具有一定的复杂性，同时，随着系统优化、改造工作的深入，其中难免存在错综复杂的闭环回路，这必然为故障检测带来困难。

3.3在线监测法

所谓的在线监测法主要是依托于直流接地故障选线设备，发挥其在线监测功能，对直流系统的接地状态进行实时监测，此系统能够及时、准确地提供直流系统的相关故障信息，例如：接地状况、故障情况等，然而，实际监测过程中也存在一定的缺点，具体体现在: 不能准确、高效地定位故障点，而且监测点的设置数量、安装位置等都会影响检测效果，接地点故障查找范围过大，为故障的解除与处理带来困难，从某种意义上来看，在线监测法具有一定的局限性。同时，在线检测设备的安装相对复杂，检测精度受到影响，同时，容易受到外界因素的干扰，出现信息误报现象。

3.4低频探测法

选择钳形电流探头实施故障监测，来自于监测设备的接地警示信息被接收后，可以把低频交流信号加在直流故障母线和大地之间，低频电流则将途径信号发生设备、直流系统、接地点等进行传输，再启动钳形电源探头来逐个点进行故障检测，同时，探寻低频电流的流动方向和轨迹，此时位于接地点之前与之后的低频电流会有所差异，通过分析二者间的差距来对应准确定位接地位置。低频探测法的优势体现在无需断电查找，然而，实际故障能否查找精准容易受到系统分布电容的干扰。

4　变电站直流系统接地故障的科学处理方法

当变电站直流系统出现接地故障时，首先要对接地情况作出深入分析，通过分析直流系统所处环境特点、气候特征等来初步判断可能出现接地的位置，先从室内入手排查故障点，再逐步过渡到室内进行查找，先合闸再控制，先自总电源入手进行故障查找，再逐步过渡到支路电源，逐区域、逐范围地查找，也可以借助拉路法进行故障查找，这其中需要控制直流回路断开的时间。具体的故障查找步骤如下：

（1）深入调查并分析直流系统情况。利用绝缘监测装置，发挥其绝缘监测功能，从中得出直流线路接地类型，具体分析出接地极性，判断属于正极接地或是负极接地。

（2）瞬间断开各个合闸电源。如果发现此时不再出现接地故障信息，意味着接地故障点出现在合闸回路上，此时，就可以单独针对合闸回路展开分析，通过拉合其负荷开关，同时对分支线路的故障进行检查与分析。根据分析结果来大致判断故障所处的大致区域，并及时切断这一区域内各个设备的正极端子，对应查看故障警示信息，判断得出故障问题所处位置，继续逐步深入分析并查找，最终得到接地点位置。

5　直流系统接地故障查找的关键问题

变电站直流系统接地故障查找需要遵循科学的规律和规则，其中要积极维护设备的安全，保证工作人员的人身安全，实际的故障查找中要重点关注以下问题：

如果变电站直流系统内部的某点出现接地故障时，则禁止在第二回路实施施工操作。

此时，选择“拉回路”法查找故障，需要先切断直流电源，此项操作的展开需要先得到调度的允许，而且要控制操作时间，一般在3秒内，确保操作效率。

要想提高故障判断的准确性，需要故障监测人员细致、耐心地观测与观察，利用绝缘监测设备，观察其仪表、灯板等来细致、全面、深入地分析接地故障的判断正确与否。实际的故障判断、分析必须尽量避开用电高峰期，这样才能防止出现大规模停电，实际的故障查找中，相关人员也要积极防止短路问题、接地问题，防范短路跳闸现象。接地故障出现以后，需要按照设备连接图，防止终端错拆、恢复过程中，出现遗留性错误，同时，也要做好接线标识工作。故障查找是一项专业性、技术性工作，必须由专业技术人员负责此项工作，提高安全管理工作水平，维护工作人员安全。

加强误动作的防范，坚决禁止一切可能导致误动作的操作，在此基础上开展各项操作，当操作电源处于常规工作状态时在对应投入保护。直流系统出现接地故障后，要注意采用科学的故障查找方式和方法，坚决禁止直接借助灯泡查找，预防直流回路短路故障。

6　总结

变电站直流系统接地故障是一种常见故障，产生接地故障的原因相对复杂，要想有效解除故障问题，就必须深入分析并总结一些科学的技术和方法，明确故障查找中可能出现的问题，善于综合利用多种方法进行故障查找，从整体上提高故障查找工作效率。

参考文献：

［1］张大东，张金彪，张晓梅.发电厂"变电站直流系统接地的危害及查找"处理方法［J］.科技信息，2010.

［2］张新邦，王昌荣.扩建变电站中一起直流接地假象故障的分析与对策［J］.中国电业:技术版，2011（11）.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.189