變電站直流系統接地故障分析及對策

摘要：隨著經濟的發展，人們對于電力的需求也在增大，從而導致電力技術的大步發展。而在技術的發展過程中，變電站對于系統的重要性也在增加，對于變電站直流系統的穩定性也提出了越來越高的要求，其中就要求直流系統的接地問題得以改善。文章對于變電站直流系統接地問題予以探討，并分析了故障發生的成因和解決方案。

關鍵詞：直流系統；接地故障；案例分析；接線錯誤

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0118-03

變電站的直流系統是電力系統的十分重要的一部分，擁有復雜的回路和大量精密的設備，不僅是獨立的一個電源系統，還為其他部分提供電源。一般情況下，直流系統是十分安全穩定的，但由于系統的復雜和設備的精密以及外部環境的多變性，直流系統可能會產生小故障，其中接地問題最為多見。接地問題有造成嚴重后果的可能性，所以變電站的直流接地故障值得探討。

1 直流接地故障

變電站的直流系統容易產生接地故障，而短時間的一點接地問題沒有任何危害，但長期的放任會導致一點接地問題發展成嚴重的兩地接地故障，可能會導致設備的損壞和系統的短路從而造成嚴重的安全事故和巨大的經濟損失。對于直流接地問題，做到高效快速的發現，能夠杜絕產生嚴重后果。

2 造成故障的原因

直流系統本身涉及廣泛，由于對于復雜的系統不可能保證處處都一直保持完美的運行狀態，并且要達到這種狀態也是不符合實際情況，所以難免會產生不同原因的直流接地故障。環境因素和人為因素都會對變電站產生影響，而系統對這些因素的抵抗能力較弱。并且一些小細節都會產生不可逆的影響，其中有幾種原因：

（1）本身設備技術不達標或者長期使用的設備沒有及時的更換。某些設備的采購是依照舊行業標準來進行的，而依照舊標準的設備在下在長期使用中難免會產生例如絕緣性能下降的情況，作為一個故障隱患，其也有發生的可能。

（2）變電站難免會遇到各種多變的環境，而我國各地環境也不盡相同，這對于設備也提出了更大的考驗。而有時會發生在設計初期沒有充分考慮到的問題，例如偶然情況下有導電物質進入電力設備中，導致接地故障的發生。

（3）在運行過程中沒有嚴格按照規章制度操作，長期的誤操作形成隱藏的隱患，從而造成故障的發生。例如在運行過程中將備用芯隨意置于鐵桿上并且沒有任何防護措施，導致備用電芯的裸露在外，這都將成為接地故障的隱患。長期對其不處理都會造成小隱患的擴大化。

3 實例分析

3.1 直流接地查找

3.1.1 現場情況。500kV某變電站直流系統為110V系統，分兩段運行。在直流主屏和直流分屏共10臺絕緣裝置且每段都存在兩個平衡橋，某天雨后，在線絕緣裝檢測電壓及對地電阻如表1所示。

3.1.2 查找過程。關閉所有絕緣監測裝置并解開平衡橋后，把QDB-81信號源接在直流主屏I段測得R+：0.92K，R-：999.9k，C：9.7uF。通訊好手持器后查到22小室I段（1.6k）有正極接地。

（1）至22小室查看絕緣監測裝置，發現并未有直流接地告警。用手持器測量所有22小室直流分屏I段所有支路，未發現異常。使用手持器檢查22小室至31小室直流聯絡電纜（1.7），發現故障點可能在31保護

小室。

（2）至31小室直流分屏，用手持器查找所有直流支路，手持器報1#整流變本體保護裝置支路有正極直流接地。

（3）至#1整流變本體保護裝置用手持器測量所有二次回路，發現報#1整流變非電量保護的油溫告警信號回路有正極接地。

（4）至#1整流變油溫表處，發現油溫表內有積水。拆開表殼對其進行排水、干燥處理后，接地信號消失，直流I段正極對地電壓恢復為57.1V，負極對地電壓為56.9V。

3.2 環網查找

（1）退出所有絕緣監測裝置及平衡橋后在II段接上臨時47K平衡橋，把QDB-81信號源接在I段開機檢測到R+：44.9k，R-：47.3k，C：8.7uF。

（2）使用手持器在II段查找，發現5011斷路器操作電源1（35.9k）、直流融冰裝置D橋水冷控制柜電源2（34.8k）存在無序的雜亂信號，在I段相對應支路也同樣存在該現象。

（3）在直流融冰裝置D橋水冷控制柜，使用手持器對該柜二次回路逐個進行檢查，未發現異常信號，懷疑環網點可能存在于裝置內部。

（4）征得值班員同意后，將D橋水冷系統退出運行，斷開電源1空開，在電源1空開的裝置側測量，未發現從電源2經環網點送過來的直流電壓；同樣，斷開電源2空開后，也未能在電源2空開的裝置側發現環網點送過來的電壓；根據以上情況，檢修人員判斷直流融冰裝置D橋水冷控制柜并不存在環網點，但該裝置對QDB-81接地查找裝置造成了干擾。

（5）到5011斷路器保護屏處查找，發現環網點在5011斷路器端子箱內，由于5011斷路器處于運行狀態，無法解環，只能等停電檢修后再行解決。

4 接地故障的查找與解決方案

在故障發生后能夠迅速地發現，對其及時地解決，能夠避免小故障造成大的事故，盡可能地減少因接地故障造成的損失。而掌握對于接地故障發生地點的查找與解決方案就極為重要。

（1）發現故障后，及時對其嚴重性進行判斷，對于輕微故障可以采取保守解決方案；對于嚴重故障，如果需要對整個系統進行關閉操作就應馬上采取行動。然后對其發生原因進行初步判斷，初步確定故障可能發生的地點，并對其進行優先的重點排查。

（2）在故障位置的確定過程中，采用專業的故障檢測工具是簡便而高效的方法。例如可以依靠微機多路絕緣監測儀來直接確定故障地點。而對于有些隱藏的故障，可以通過在系統中建立監視系統，通過計算機系統對于系統故障的預警，依靠計算機系統來進行分析故障發生地點的工作。也可通過簡單的預警信號來快速的確定故障發生的地點。endprint

（3）通過上文中的實例分析可以看出對于故障的查找與解決工作主要可以通過幾個步驟來實現：通過采用倒閘、拉開充電機的并聯刀閘的方法，分網排除，可以縮小對充電設備、直流母線上和蓄電池本身的故障發生點的查找范圍。只要找到故障發生地點，然后根據實際情況，對其采取應對措施進行解決。

5 直流系統接地故障的預防工作

對于歷史上發生的變電站事故進行分析，結合多年的工作經驗總結，對于可能發生接地故障的隱患進行簡要地總結，對于預防工作也有可借鑒的經驗。

（1）制定完善的檢測計劃并且嚴格地按照計劃進行安全監測工作?？梢詫v史上發生的事故進行分析總結，找出發生故障率高的地方，有針對性對其提高檢查工作的頻率。

（2）依照信號回路，定時對整個系統進行完全檢查，雖然頻繁的整體檢查會造成不必要的浪費，但整體檢查必不可少。對于發生故障可能性高的地方可考慮進行重點檢查。

（3）實時掌控關于直流系統的最新技術動態，對于直流系統檢查方案如果效果好、可行性高可以考慮采納，對于直流系統的新技術如果符合技術規范且滿足經濟、效能等其他因素，可以考慮納入采購計劃中。

（4）嚴格控制采購環節，對于不符要求的設備不管其經濟性再高也不予以采用，只有設備不發生事故，其經濟性才是最高的。對于設備的更新換代也應依據實際運行狀況來進行調節。

（5）最基本也是最有效的預防工作，在發現安全隱患時，及時予以解決，將事故發生的概率降到最低，切勿置之不理從而引發嚴重事故。

6 結語

直流系統發生故障頻率的高低將直接影響變電站電力系統穩定性的好壞。作為電力工作人員，掌握關于變電站直流接地問題的解決方法，能夠做到在故障發生時快速地找到問題所在并解決，對自身以及變電站都是富有意義的。

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作者簡介：王晟（1985—），男，中國南方電網超高壓輸電公司柳州局助理工程師，研究方向：自動化、110V直流設備的檢修、維護工作。endprint