變電站直流系統運行及故障處理措施

黃思磊　王印月

摘 要：作為變電站的重要組成部分，直流系統在變電站中的應用非常廣泛，具有為相關系統或結構提供電源的作用。變電站運行的環境各不相同，有些地方環境較為惡劣，這就給變電站的安全運行帶來了不利因素，直流系統接地故障時有發生。文章對變電站直流系統接地故障的產生原因進行了深入的分析，并針對其故障處理原則及處理方法進行了詳細的探討，為減少故障的發生、促進變電站穩定運行提供理論參考。

關鍵詞：變電站；直流系統；接地故障；處理方法

1 變電站直流系統接地的產生

1.1 直流系統接地的概念

由于直流電源為帶極性的電源，即電源正極和電源負極，電力系統交流電源有一個“地”的重要概念，為了系統安全，變電站、發電廠所有設備的外殼都會牢牢的接在這個“地”上，而且希望其阻抗越低越好。直流電源的“地”并不是實際接地，僅僅是個中性點的概念。如果直流電源系統正極或負極對地間的絕緣電阻值降低至某一規定定值，這時我們稱直流系統有正接地故障或負接地故障。

在環境、氣候、污染、高溫等外界條件的影響下，很容易導致直流系統電纜和接線端子老化，以及設備本身發生故障、元件產生損壞，進而引起某些絕緣薄弱元件絕緣水平降低，嚴重的情況下甚至使絕緣遭到破壞進而導致直流接地故障的發生。直流系統具有負荷涉及面廣、分布支路多的特點，并且隨著運行時間的增加，發生故障的可能性也隨之增大。通常來說，在濃霧或大雨等惡劣的天氣，對于直流系統的絕緣性能非常不利，這時如果電纜、設備、元器件等存在老化現象，將使其絕緣水平明顯下降，進而引發直流系統接地。然而，在天氣好轉時故障可能會消失。在進行設備的檢修或者改造施工時，由于操作不規范或其他原因造成直流系統回路線頭松動、脫落并碰觸金屬外殼，從而引起直流系統接地。此外，直流系統接地故障也可能因變電站二次裝置燒毀而引發，并通常伴有保護動作，開關拒跳、拒合以及焦糊味等情況。

1.2 直流系統接地故障產生的原因

直流系統發生接地故障的原因是多種多樣、十分復雜的。然而，也可以簡單地歸結為人為和自然兩方面的原因。一般來說，人為因素是由于工作人員不細心或沒有按照規范進行操作。例如在二次回路帶電工作時，使直流電源接觸到接地部分。電纜在人為的機械力作用下造成損傷，屏蔽層與電芯線接觸。如果是芯線絕緣損傷，則不同于直接接地，不一定會立刻有接地信號發出。因此，并不容易被發現，如遇濃霧或大雨等天氣引起濕度的增大，接地故障就很容易發生。

自然因素所導致的接地有多種原因，如設備質量不合乎要求，直流系統絕緣老化；雨天或霧天等惡劣天氣增大濕度，降低室外的直流系統絕緣性能；室外斷路器電纜的保護鐵管長期積水；由于變壓器滲油、防水不嚴引起變壓器的非電量回路絕緣受到損壞；因為集聚灰塵或受潮等原因，引起設備端子絕緣性能降低。

2 變電站直流系統接地故障的處理原則

2.1 在對故障進行處理時，必須采取具體的、有效的安全措施，避免出現保護誤動作。在進行故障的查找和處理時，不允許一人進行操作，必須由兩人及以上同時進行。為防止故障被擴展，在處理故障時，應避免引起直流短路和另一點接地。二次回路嚴禁有人工作。

2.2 判斷故障時要按照一定的順序，即先微機后人工、先外后內、先次后重、先信號再控制。通常來說，直流系統會配有絕緣監察裝置，應先根據監察裝置查詢到的故障，去檢查懷疑有故障的支路。對于沒有絕緣監察裝置的直流系統，或監察裝置判斷有誤，就需要進行人工查找。對于直流系統來說，室外受到環境的影響較大，發生故障的可能性較高，因此在進行故障查找時先排除室外故障，再進行室內故障的查找。

2.3 順停法拔插直流熔斷器或者空氣開關時應經調度同意，且避免在高峰負荷時進行。

3 變電站直流系統接地故障的處理

3.1 處理方法

3.1.1 利用絕緣監察裝置判斷

在變電站的直流母線上，裝有微機型絕緣監察裝置，母線通常分為兩段。正常工作狀態下的直流系統，母線電壓可以在監察裝置上顯示。此外，監察裝置還具有對直流系統正、負母線的絕緣狀況進行監測的作用。當接地故障發生時，裝置自動啟動報警并產生低頻信號，由正負直流母線平衡對地注入直流系統。每一條支路都安裝有傳感器，用于接收低頻信號。接下來，由CPU分析各條線路所采集到的信號電流，從而對故障線路號和接地電阻值進行判斷，實現自動選接地線的目的。

3.1.2 利用拉路法進行判斷

一點接地故障發生后，直流系統的絕緣檢測裝置將發出報警信號。工作人員對于接地點的具體位置應及時查找并盡快消除。通過微機型絕緣監察裝置，能夠對接地點所在的直流饋線回路加以確定。對于直流系統沒有設置可以確定接地點所在饋線回路的絕緣監察裝置的情況，一點接地故障出現時，應首先縮小接地點可能存在的范圍。通常情況下，可以采用“拉路法”來確定哪一條饋線回路發生了接地故障。

在進行接地故障的查找前，應對直流系統的運行狀況進行充分的了解，從而更加快速和準確的查找和判斷故障的原因。例如系統運行是否正常、回路工作情況、天氣的因素等。查找故障時，應依據先信號和照明部分后操作部分，先室外部分后室內部分的順序。切斷各專用直流回路的時間不得超過3s，回路是否接地都必須合上。切斷前應該采取相應的安全措施，因為如果發生直流失電，可能會導致保護及自動裝置誤動。

3.2 查找步驟

3.2.1 定位到總路空氣開關

目前直流屏上都安裝有微機直流絕緣檢測儀，發生直流接地時，絕緣檢測儀會報出是哪一極（正極還是負極）接地、接地電阻是多少，隨后會報出接地支路號，根據支路號就可將接地點定位到總路空氣開關。

3.2.2 定位到分路空氣開關

用內阻不高于20000Ω/V的萬用表或電壓表在直流屏監視接地極母線對地電壓。根據現場標示和相關圖紙，找出總路空開下級串接的所有空氣開關（或熔斷器），按照先信號后控制、先室外后室內的原則排出拉路順序。

3.2.3 找出接地的確切位置和確切原因

定位到分路空開后，已沒有空氣開關可拉，接地點的進一步分區和判斷只有依次解開控制室到場地直流電纜芯線。每解開一根電纜，就用搖表在端子排測量接地極對地絕緣電阻，若絕緣恢復，則接地點在本電纜和電纜對側回路之內。若解開所有電纜前絕緣仍沒有變化，則接地點位于保護屏內部。按上述方法解開電纜芯對回路進一步分段，搖測絕緣，再仔細察看，反復觸摸，直至查出接地點。

4 結束語

在變電站中，直流電源的應用非常廣泛，作為各種重要設備的電源，直流電源的安全性和可靠性是非常關鍵的因素。供電的安全與否對于整個變電站都有著至關重要的作用，是變電站得以安全、正常運行的前提和保障。為此，必須對直流系統接地的產生原因和引發的后果進行深入的分析和研究，并獲得相應的解決方案和措施，以確保電力系統安全穩定運行。

參考文獻

[1]高智勇.查找直流接地故障方法探討[J].四川電力技術，2002（8）.

[2]田瑞敏.變電站查找直流接地淺談[J].科技情報開發與經濟，2006（16）.

[3]張惠山.直流接地點故障的查找[J].電力安全技術，2010（6）.

[4]張惠山，王亞強，吳一敵.直流接地點故障查找的經驗探討[J].華北電力技術，2010（6）：52.