變電站直流系統接地處理方法

樊博

（云南電網公司昆明供電局，云南 昆明 650011）

1 直流系統接地的危害

變電站內的直流操作電源系統，其直流供電網絡分布各個一次和二次設備處，發生接地的概率很高且對電力系統危害性較大的故障。直流系統正極接地，就會有造成繼電保護誤動的可能，因為一般跳閘線圈（如出口中間繼電器線圈和跳閘線圈等）均接電源負極，回路再發生接地或絕緣不良就會形成兩點接地，引起保護誤動；直流系統負極接地，如果回路中再有一點接地，形成兩點接地可將跳閘回路或合閘回路短路，保護拒動，此時系統發生故障，保護的拒動必然導致系統事故擴大（即越級擴大事故），同時還可能燒壞繼電器的觸點和燒保險。因此直流系統對地應有良好的絕緣并對其進行實時的在線監測，當某一點出現接地故障時，立即發出告警信號，提醒運行人員查找并排除故障，從而杜絕直流系統接地可能引起的事故。

2 造成變電站直流系統接地的幾種原因

2.1 在帶電二次設備上工作時將直流電源誤碰設備外殼，施工中導致帶電電纜外皮損壞，交直流共用一根電纜。

2.2 雷雨季節，室外端子箱或機構箱內潮濕積水導致直流二次回路中的正電源或負電源對地絕緣電阻下降，嚴重者可能到零，從而形成接地。

2.3 部分型號手車開關的可動部分與固定部分的連接插頭或插座缺少可靠的絕緣隔離措施，手車來回移動導致其中導線破損，從而使直流回路與開關金屬部分相接觸，從而導致接地。

2.4 部分直流系統已運行多年，二次設備絕緣老化、破損，極易出現接地現象。

2.5 因施工工藝不嚴格，造成直流回路出現裸線、線頭接觸柜體等，引起接地。

3 直流系統微機絕緣監測的原理

目前，變電站常用的絕緣監測裝置檢測正負直流母線的對地電壓，通過對地電壓計算出正負母線對地絕緣電阻。當絕緣電阻低于設定的報警值時，自動啟動支路巡檢功能，對直流系統各饋電支路正負對地的絕緣電阻的檢測，是在各饋電支路回路安裝電流互感器，采用低頻疊加或直流漏電流的原理，計算出饋電支路的正負對地的絕緣電阻值。

低頻疊加原理:由低頻信號源產生的超低頻信號由直流母線對地耦合到直流系統,采用無源交流微電流傳感器，感應流過各饋電支路中接地電阻與接地電容的超低頻信號電流，其大小直接反映出支路接地電阻的變化。感應電流信號經過放大、相位比較、濾波、A/D轉換后，進行數據處理并計算出相應的接地電阻值，判斷出直流饋電支路的接地故障。這一技術的電流傳感器不受一次測電流和溫度變化的影響，缺點是檢測精度受分布電容和低頻信號衰減的影響較大。

直流漏電流原理：采用磁調制有源直流微電流傳感器，饋電支路正負穿過傳感器的正常負荷電流大小相等、方向相反，在傳感器中的合成直流電磁場為零，其二次輸出也為零；當支路回路的正負極存在接地電阻時，就會感應產生漏電流，并且在傳感器中合成漏電流磁場，二次輸出就直接反映接地漏電流的大小，結合母線絕緣檢測不平衡電橋電路的對地電壓測量數據，可以計算出支路對地的絕緣電阻值，從而判斷出直流饋電支路的接地故障。

4 直流系統接地的處理

當直流系統發生接地時，由直流系統絕緣監測裝置發出預告信號。此時，應首先確定是正極接地，還是負極接地；是完全接地，還是絕緣電阻降低。然后再根據運行方式、檢修、操作及氣候等因素的影響，判斷可能接地的地點，確定尋找地點的方法和步驟。

4.1 尋找接地點的一般原則

4.1.1 對于兩段以上并列運行的直流母線，先采用“分網法”，拉開兩段母線的分段刀閘，判明屬哪一段母線接地，以縮小查找范圍。

4.1.2 對直流母線上允許短時停電的直流負荷饋線，采用“瞬間停電法”尋找。當拉開某一回路時，如接地信號消失，并且各極對地電壓恢復正常（不能只靠接地信號消失為準），則說明接地點在該回路上。如接地發生在某一專用直流回路時，可按先次要設備后主要設備取下（拉開）該回路的各分支路的熔斷器或刀閘來找出接地點。

4.1.3 對于不允許短時停電的重要直流負荷，可采用“轉移負荷法”查找接地點。

4.1.4 如接地不在各直流負荷上時，可瞬間解列充電設備、蓄電池和倒換直流母線查找接地點。

4.1.5 在電容補償裝置運行中，查找直流系統接地時，如需判斷帶有補償電容的控制回路有無接地時，則必須將具有公共負極的補償控制回路全部斷開，否則會由于電容器上的殘余電壓造成接地假象而誤判斷。

無論回路有無接地，斷開直流回路電源的時間一般不得超過3S，但集成電路和微機保護的直流電源拉開10S后才允許上電。即使回路有接地，也應先合上，再設法處理。

4.2 借助儀器查找直流接地故障

在運行過程中近幾年由于微機保護的應用和綜合自動化的發展，傳統的“拉回路”“斷保險”查找直流接地的方法，已經不能適應電力系統一、二次回路在安全性方面的要求。變電站的擴改建，使得二次回路越來越復雜，系統本身已存在大量事故隱患，通過拉回路查找直流接地可能導致更大的事故。

下面以ZJDT-TOP5Q便攜式直流系統接地故障定位裝置為例說明借助儀器查找接地故障的操作方法。首先將裝置的信號發生器接到靠近蓄電池輸出端的正、負母線和地線上。首先是將鉗表鉗在直流配電屏的屏面上的各個保險（空氣開關）的出口線上，如果檢測結果為“非接地”說明該扎直流電源的回路均無接地故障。如果該扎線檢測結果有“接地”再分別鉗各個回路，檢測方法同上。其次在直流配電屏的電纜出口處，對每條電纜分別鉗住查找，如果在“快速”期間，顯示為“非接地”，說明該回路無接地故障；顯示為“接地”，說明該回路有接地故障，且故障較為嚴重，并參考“絕緣模擬指示”的亮燈情況進行判斷。檢測出接地支路后，對具體接地故障點進行定位檢測，以便迅速地檢測出具體的接地故障點。

直流系統的單個支路（回路）如果有多個直流電源相連（連接成閉環系統），如果現場條件允許，建議在檢測時斷開各個連接壓片，以提高檢測靈敏度，也可利用“絕緣模擬指示”的微小差異，分開實際接地回路和通過環路形成的虛假接地回路。

5 結束語

綜上所述，直流系統接地的危害性很高，必須快速尋找到接地點并快速切除直流系統接地故障。

[1]潘東華，呂偉強，劉昱.變電站接地系統研究－降低變電站的接地電阻值[J].2005，01，01.