直流系统环网故障的危害与查找方法的探讨

尹照新

摘要：直流系统是变电站系统中的一个重要的组成部分，直流环网是直流系统中常见的故障。本文主要讲述直流系统环网故障的危害、类型及查找方法，详细描述利用便携式环网查找仪快速定位环网点，迅速排查故障，保证直流系统的稳定运行。

关键词：直流系统 直流环网 解环

0前言

重要变电站或发电厂的直流系统，为提高供电可靠性，大都采用2组蓄电池与2个或以上充电机。正常情况下，2组蓄电池要求分开运行，即构成2组独立的直流电压系统。由于各种原因，如施工带来的寄生回路等，造成2套独立运行的直流系统，出现了电气连接的现象，我们称之为环网。据有关调查分析，产生直流系统环网故障的原因主要有：

（1）在新建、扩建或技术改造的施工过程中，将负荷的电源线同时接入2套直流系统，形成寄生回路。

（2）运行维护人员倒负荷操作时，须先同时合上给同一负荷供电的2段母线的空气开关后，再断开其中一路空气开关，以实现将某些负荷从一段母线转移到另一段母线，但实际操作过程中未断开其中一路空气开关，致使2套直流系统并列运行。

（3）原先只有一套直流系统，再增加一套直流系统时，分配给新建直流系统的负荷仍与原直流系统有电气相连。

（4）同一根电缆中有2套直流系统的供电回路，由于电缆间的绝缘下降，导致2套直流系统相连。

总的说来，前2种情况产生的环网故障较多。

1环网故障的形式与危害

根据2套直流系统电气连接的性质不同，可将环网故障分为4种类型：2极环网、正极环网、负极环网及异极性环网，如表1中环网故障示意图。表1中，还列出了环网故障可能引起火灾、降低蓄电池寿命等8种危害，2极环网故障的危害最多，高达6种，其它环网故障的危害则有3种。

从表1中可以看出，环网故障的危害不但多，而且非常严重。然而运行维护部门甚至生产管理单位，都还未意识到环网故障存在如此严重的安全隐患，导致经常发生不明原因的保护误动事故。在此，希望有关部门能够对环网故障的危害引起足够的重视。

2环网的类型

2.1正-正环网

危害：（1）接地故障告警灵敏度下降；（2）接地引起保护误动机会增加。

2.2负-负环网

危害：（1）接地故障告警灵敏度下降；（2）接地引起保护误动机会增加。

2.3正-负环网

危害：（1）引起直流系统火灾；（2）缩短蓄电池使用寿命；（3）接地故障告警灵敏度下降；（4）接地引起保护误动机会增加。

2.4正负-正负环网

危害：引起两套直流系统同时接地故障告警：一段正极接地，另一段负极接地；造成图中负载“失压”，及没有工作电源，可能引起设备拒动。

2.5正极I-负极II；负极I-正极II环网

危害：引起两套直流系统同时接地故障告警：一段正极接地，另一段负极接地；造成图中负载“失压”，及没有工作电源，可能引起设备拒动。

3 如何判断环网故障

在正常运行的直流系统，判断是否存在环网故障的方法有一下几种：

3.1电流接地法

当直流系统发生接地故障告警时，如果2套直流总是同时出现接地故障，则可说明存在环网故障。如接地极性相同，表明是同极性环网（包括单极和2极环网），如2段母线接地极性相反，表明为异极性环网故障。

也可以采取人为接地方法，即在任意段母线的负极与大地之间，接入100kΩ以上的电阻，此时，如果1段母线的负极对地电压同时降低，则说明存在环网故障。

3.2负荷电流法

一般情况，直流系统负荷是比较均匀的分配到2段直流电源供电，充电机在浮充状态时，提供本段负荷电流，从几安培至十几安培。如果发现其中一段母线充电机正常负荷电流偏小或为零，则有环网故障，并且是正负极同时直接环网，即电阻为零的环网故障。该环网故障大多由2套直流系统供电的负荷，同时合适空开导致的。

3.3电压调节法

调高任意一套直流系统充电机输出电压，如果另一套直流系统电压随之升高，并出现充电机输出电流减少，则说明有2极环网故障。如果被调高电压的直流系统，正极电压升高，而负极电压基本不变，说明有正极环网；反之，负极电压升高，而正极电压基本不变，有正极环网。

以上3种方法均需运行维护人员到现场观察，甚至要调节直流系统电压和模拟接地故障，不但要求运行维护人员具备一定的经验，并且难以判断所有的环网故障。另一方面，在现有运行规程中，暂时没有环网故障检查的工作内容，不是每位运行维护人员会主动开展该项检查。即便是规定定期检查，也无法及时发现直流系统出现的环网故障，环网故障的危害依然存在。因此，最好能够实时检测环网故障。

4 环网故障的查找方法

将“直流系统环网故障带电查找仪”信号源（如图2所示）接入任系统的一段母线，装置检测完系统状况后，将在所有的环网回路加入一个特征信号，在使用手持器检测两段母线的所有馈线支路，并记录下环网故障馈线支路，采用便携式设备查找接地故障。

4.1处理方法：

（1）对于两段母线中，给同一负载供电的环网支路，直接断开其中一个空开，即可解除该环网

（2）对于两段母线中，给不同负载供电的环网支路，从接信号源的母线中的环网支路开始向负载方向查找环网点，当环网信号流向另一段母线时，即为环网故障点。对照图纸该负荷属于那段母线就将其接回所属母线，若是寄生回路，将其拆除即可。

4.2直流环网故障查找步骤：

（1）将“QDJ-01直流系统环网故障带电查找仪”信号源接入任一段母线（如图7）；

（2）监测两段母线的所有馈线支路，记录环网故障馈线支路；

（3）对于两段母线中，给同一负载供电的环网支路，直接断开其中一个空开，即可解除该环网；

（4）对于两段母线中，给不同负载供电的环网支路，从接信号源的母线中环网支路，向负载方向查找环网点：当环网信号流向另一段母线时，即为环网故障点。

4.3常见直流环网故障查找

（1）两级环网故障1查找（如图8）

（2）两极环网故障2查找

（3）异极性环网故障查找

在现场直流系统环网故障查找中，正常支路波形为直线（如图11），环网支路的波形为标准正弦波（如图12）或不规则正弦波（如图13）。

5结论

综上所述，各运行维护部门必须要充分的认识到直流系统環网故障存在对直流系统带来的影响及危害，在日常运行和检修工作中要严格执行国网公司的运行管理规范，严禁在新建、扩建或技术改造的施工过程造成直流系统环网，发现直流系统环网应及时解除，也可在直流系统安装环网告警装置做到直流系统环网故障产生时及时发现，以便快速处理。

参考文献：

[1]广州仟顺电子设备有限公司QDJ-01型直流接地快速查找仪使用说明书。

[2]徐林峰，徐玉凤，张曼诗.继电器线圈接地故障现象分析.电力系统保护与控制，2008，36（17）：84～86endprint