500 kV變電站直流接地故障處理

趙磊，萬磊，王棟，賈表光，劉汝明

（國網山東省電力公司檢修公司，山東濟寧272000）

500 kV變電站直流接地故障處理

趙磊，萬磊，王棟，賈表光，劉汝明

（國網山東省電力公司檢修公司，山東濟寧272000）

為了及時準確地查找500 kV變電站直流接地的故障位置，避免事故擴大化，對500 kV變電站直流接地故障進行探討與分析，提出查找故障點的方法。介紹直流接地故障的類型，重點分析查找故障所使用的方法及其適用范圍。使用所述方法查找直流接地故障點與常規方法相比具有查找速度快、定位準確、安全性高等優點。

直流接地故障；直接接地；高阻接地

0 引言

直流電源系統在500 kV變電站內占據極其重要的地位。直流供電網絡分布在室內、室外各個一次和二次設備安裝處［1］。室外環境惡劣發生直流接地的概率很高，而且對電力系統危害性較大。直流接地故障中一點接地一般不會對二次系統造成直接危害，危害較大并且可能造成嚴重后果的是兩點接地。當直流系統發生一點接地時一定要及時處理，不然再有一點發生接地就可能造成繼電保護及自動裝置、信號裝置的誤動或拒動，致使越級跳閘造成事故擴大化［2］。

1 直流接地故障類型

直流接地的故障類型分為直接接地型和高阻接地型［3］。形成原因包括空氣潮濕，塵土粘貼，電纜破損，設備某部分的絕緣降低，或外界其它不明因素等。有些接地故障并不穩定，隨著環境變化而變化。目前500 kV變電站查找直流接地沒有明確的對策，在現場查找直流接地耗時較長［4］，表1為2013年直流接地故障的分類統計。

表1 直流接地故障處理耗時統計表

針對上述的情況，總結出一種快速消除直流接地故障的對策，縮短處理接地故障的時間，實驗證明，這是一種很有效的對策。

2 查找直流接地故障的方法

500 kV變電站直流系統是按照國家電網公司標準進行設計的，直流系統分為相互獨立的兩段，分別為直流Ⅰ段和直流Ⅱ段。主控樓設有直流屏和直流饋電屏。各個保護室設有直流分電屏。直流分電屏給每個保護室的直流負載供電。所有的直流分電屏都引入了兩端相互獨立的直流，并設有直流Ⅰ、Ⅱ段轉換開關。每個直流分電屏都可選擇用Ⅰ段或者Ⅱ段直流電源。一旦有支路發生直流接地，那么相應的直流母線段將會被拉低電壓，以此為依據來進行該段母線所有支路的查找［5］。500 kV變電站直流系統結構如圖1所示。

圖1 500kV變電站直流系統

國網山東省電力公司在2000年2月明確禁止采用拉路法查找直流接地，總結目前500 kV變電站直流接地故障的查找對策，并分條討論。

2.1 絕緣裝置判別法

目前500 kV變電站都裝設了直流系統絕緣監察裝置，可以利用該裝置確定故障點，工作原理為發射高頻信號定位直流接地故障點。

依靠絕緣裝置定位故障接地點只是理想情況。目前該裝置接地電阻的報警定值為20 kΩ。現實情況下很少有故障接地電阻直接在20 kΩ以下的，故障接地電阻大多數在60 kΩ以上，這時直流監察裝置基本上不會起作用，因為直流監察裝置最高靈敏電阻都在60 kΩ以下。

當接地電阻為20～40 kΩ時，可以對直流監察裝置進行修改報警定值，把裝置的報警定值設定在40 kΩ，這樣可以強行把故障支路報出來，可直接定位到直流屏上的某一個空開，再通過這一支路負荷性質的具體情況，結合圖紙查找接地點。

2.2 轉移負荷判別法

當接地電阻在40 kΩ以上時，通過直流絕緣監察裝置已經不能找出故障支路，這時要使用轉移負荷判別法。從主控樓的直流饋電屏可以判定哪一段直流發生接地，然后通過轉移負荷判斷出該故障支路在哪個保護室的哪個直流分電屏上，每一個保護室直流分電屏的負荷都可以掛在Ⅰ段或Ⅱ段母線上，根據負荷的平均配置，將不同負荷平衡地掛在兩段母線上。

當出現直流接地時，假設此時報出來的是Ⅰ段母線負接地，此時就可以利用負荷轉移法進行判別，具體操作方法是將所有保護室的分電屏進行一遍負荷轉移，即原來掛在Ⅰ段上的負荷全部轉移到Ⅱ段上，并將該屏的Ⅰ段斷開，如果Ⅰ段母線負的母線電壓沒有恢復，就繼續轉移其他屏的負荷，直到出現直流Ⅰ段母線電壓正常，直流Ⅱ段母線電壓降低。如果此時Ⅰ段母線的電壓恢復正常，而Ⅱ段母線的電壓下降，就說明該屏出現了直流接地。由此找到了該接地點所在分電屏。

假設直流分電屏Ⅰ上面有15個空開，每個空開都是一路負荷。此時再將直流分電屏Ⅰ恢復原狀態掛在直流Ⅰ段母線上，直流Ⅰ段母線電壓降低。此時再次利用負荷轉移法進行判別，進一步確認是該屏上的哪個開關出現接地。將這15個空開所帶的負荷依此轉移到直流母線Ⅱ段上面。每次轉移一個空開后觀察直流Ⅰ、Ⅱ段母線的電壓情況。若出現直流Ⅰ段母線的電壓恢復正常，而Ⅱ段母線的電壓下降，就說明該空開下面的回路出現了直流接地。假設該空開負載是5012開關保護屏裝置電源Ⅰ。5012開關保護屏裝置電源Ⅰ是給5012開關保護用的電源，它的大部分電源回路都是室內的。當它發生直流接地時，應該著重查找該電源回路室外的部分。結合5012開關保護屏的圖紙排查每一根通往外部一次設備匯控柜的回路線。由此很容易發現接地點。

3 處理接地故障方法的效果

2014年處理直流接地故障時，采用了該方法進行查找。統計數據如表2所示。

表2 采用新方法處理直流接地故障耗時統計表

由表2可見，采用新方法處理直流接地故障由原來的8 h以上降到了現在的3 h以下，查找效率顯著提高。

4 結語

介紹了500 kV變電站的直流接地故障類型，分析查找直流接地故障的方法，總結了各方法的適用范圍，對處理500 kV變電站直流接地故障的工作具有實際指導意義。所述方法適用于500 kV變電站直流系統，也適用于其他電壓等級具有兩段獨立直流母線變電站的直流消缺。

［1］國家電網公司電力安全工作規程（變電部分）［M］.北京：中國電力出版社，2009.

［2］張信，盧燦.直流系統接地的危害分析與處理［J］.中州煤炭，2007（1）：58-59.

［3］趙兵.二次直流系統一點接地故障理論分析［J］.電力系統保護與控制，2012，40（21）：20-21.

［4］王文喜.直流設備檢修［M］.北京：中國電力出版社，2009.

［5］荀堂生，宋志明.變電二次系統實用技術［M］.北京：中國電力出版社，2010.

Countermeasures of 500 kV Substations DC System Ground Faults

ZHAO Lei，WAN Lei，WANG Dong，JIA Biaoguang，LIU Ruming
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jining 272000，China）

In order to find positions of the DC ground fault timely and accurately and avoid the accident expansion，the fault in the 500 kV substation is discussed and analyzed，and the method of finding fault positions is summarized.Firstly，types of the DC grounding fault are introduced.Then methods of finding fault positions and their application scopes are analyzed in detail. Compared with routine methods of finding DC ground fault positions，new methods have advantages of quickness，accurate positioning and high safety.

DC ground faults；directly grounding；high resistance grounding

TM862

B

1007－9904（2015）05－0053－02

2014-12-10

趙磊（1985）男，工程師，從事繼電保護現場工作；

萬磊（1985）男，工程師，從事繼電保護現場工作；

王棟（1970）男，工程師，從事繼電保護現場工作；

賈表光（1985）男，工程師，從事繼電保護現場工作；

劉汝明（1984）男，工程師，從事繼電保護現場工作。