直流系統接地故障查找技巧及預防措施

摘要：安全可靠的變電站直流系統是電網 安全和系統穩定運行的前提，是變電站的重要組成部分。然而天氣潮濕、人為誤操作、動物侵入、設備損毀或老化都會對變電站直流系統的運行造成影響，威脅電網安全。本文將對直流系統接地的危害和產生原因進行分析，總結查找接故障的方法和相關預防措施。

關鍵詞：直流系統；接地故障；查找；預防

直流系統在變電站系統中相對獨立，是變電站的主要供電設備之一，負責保障負電荷的相關操作。變電站中的控制信號、跳合閘斷路器、繼電保護是直流系統的主要工作對象，同時在變電站的交流電源發生故障時，直流系統會為變電站提供緊急直流電源。因此，安全穩定的直流系統對變電站的正常運行至關重要。為了減小直流系統發生接地故障的損失，電力系統的相關工作人員要在最短時間內確定接地故障位置，對故障進行有效處理。

一、直流系統接地的危害

直流系統接地的類型主要有以下幾種分類：以接地的極性為標準分正極接地和負極接地；以接地故障點的多少可分為多點接地、單點接地、絕緣降低或環路接地。一般來說正極接地產生的危害是斷路器誤跳閘，負極接地的危害則是引起斷路器拒跳閘。通常單點接地不會影響整個直流系統，但若是兩點接地則會，此時斷路器拒動或誤動很可能發生，進而威脅變電站正常運行，所以應及時排除兩點接地故障。

二、發生直流系統接地故障的原因

（一）變電站設備老化

直流系統接地的主要原因之一是變電站設備老化。在投入使用較長時間的變電站中，設備老化，電纜絕緣性能不佳，機構箱、端子箱的密封性較差，造成內部接點生銹，進而產生接地故障。同時，在遭到碰撞或產生震動時，電纜會穿過金屬或在金屬部位發生彎曲，這也是直流系統產生接地故障的原因[1]。

（二）天氣影響和動物侵入

在遭遇大霧、霜雪、降雨時，如果變電站直流系統設備出現密閉問題，就會有雨水等的侵入，在設備的導線、接線、接口部位出現生銹現象，進而導致直流系統接地。接線盒是直流系統中最易受動物影響而產生接地故障的部位。如果有昆蟲經常在接接線盒附近活動就會腐蝕接線盒內的接線或接線盒本身，導致直流系統接地。老鼠經常啃食接線盒電纜外皮，在啃食時會引起變電站直流系統接地故障。

（三）維護不到位

維護工人沒有對接地裝置和直流系統進行有效維護，不予恢復直流系統接地出現的擠壓，不處理直流系統接地的松動，造成直流系統和接地位置磨損、搖擺，并最終引起直流系統接地故障。維護不到位也是發生兩點接地的主要原因之一，危害更加嚴重。如圖1，在E、B和C、E兩點發生直流接地時，ZJ、TQ被短接，此時保險熔斷，使自動裝置、保護裝置失去電源。

（四）操作錯誤

直流系統工作人員為操作方便或失誤造成接地故障，也是造成直流系統接地故障的主要原因。具體表現為，工人在帶電二次回路上進行相關操作時，不慎將設備外殼接觸到直流電源，瞬間導致直流系統接地；工人施工時，將帶電控制電纜損壞，嚴重降低直流系統的絕緣能力，進而發生故障，這種情況造成的影響是最嚴重的。

三、直流系統接地故障查找方法

（一）拉回路法

拉回路法是查找直流系統接地故障的方法中最簡單且有效的辦法，廣泛應用于故障處理和查找。其原理是停止為直流系統故障回路供電。其操作步驟為：切斷信號回路供電，切斷照明回路供電，切斷操作回路供電，切斷保護回路供電。在切斷各層級電源過程中，查找判斷直流系統接地故障位置。由于直流系統設備和電站系統的功能和結構越來越復雜，直流系統保護回路、信號回路、控制回路之間不再有明確的區分，維護人員要創新維護措施，綜合考慮直流系統的復雜性，提高故障位置判斷的準確性，在降低故障查找難度的同時，提高查找效率[2]。

（二）選線裝置監測法

選線裝置監測法是利用在線實時監測確定直流系統接地故障位置，是通過選線裝置檢測直流系統所有部分對地絕緣情況，做到快速報告檢測到的接地故障，并將故障回路的編號顯示在報告信息中。同時這種選線裝置監測法在技術上有一定局限，它能夠檢測到接地回路，但無法確定該接地回路的接地位置，因此限制了該方法在應用。

（三）便攜式定位裝置監測法

利用便攜裝置確定直流系統接地故障的位置，不同于選線裝置監測法它的主要檢測目標是直流系統接地的具體位置。這種方法與前兩種方法相比優勢較為明顯，它不需要切斷直流回路電源即可進行查找故障位置，大幅度提升了直流系統故障位置查找的準確性和效率。此外，該方法還是選線裝置監測法的重要補充，解決其不能查找故障點的問題。

（四）低頻信號注入法

低頻信號注入法能夠精確查找故障點并判斷接地電阻值的大小。實踐中，技術人員在確定直流系統接地故障后，利用該方法進行下一步檢測。正常情況下，直流系統只能通過直流電流，但在出現接地故障后，低頻信號就會通過該故障回路，相關裝置檢測該信號的同時，計算并判斷接地故障點。它同便攜式定位裝置法一樣，無需斷電即可進行查找，能夠提高處理接地故障的速度和效率。我們可以通過圖2了解低頻信號注入法的工作原理。在發生直流系統接地時，外加信號源會使直流系統產生低頻電壓信號，支路1發生一點接地時，CT1穿越原邊線圈的正反電流不相等，所以其二次側電流表的示數不為零，而CY二次側電表示數為零，根據這個原理通過觀察CT二次側有無電流來判斷接地點。

四、預防直流系統接地的措施

通過對故障原因的分析，總結預防措施如下：第一，在設計時進行預防。在設計過程中，設計人員應以分屏設計為主，雖然這加大了資金投入和施工難度，但這樣的設計更有利于直流接地故障的判斷，能在運行過程中直接準確的排除直流故障。同時科學合理設計直流系統中的控制電纜以減少其數量，進而縮小了故障范圍。避免在直流系統中存在寄生回路，減少直流接地的發生。第二，在施工階段的預防措施。施工人員要保證高質量安裝直流系統相關設備，準確接線，盡量保證電纜不被損壞。第三，在調試階段進行預防。在調試直流系統的過程中要檢查并確保母線的絕緣能力，試運行時要防止直流系統漏報、錯報、誤報的情況發生，在接好電纜后再對支路進行供電。第四，在直流系統運行階段的預防措施。加強對室外直流系統設備的巡查，確保其絕緣，在一些沙塵較重的地區對有關設備做好防塵工作。第五，檢修時的措施。工作人員遇到直流系統設備損壞或老化時要及時更新和維修，并要定期查看端子是否有松動現象。第六，擴大直流系統檢查的范圍。工作人員應對直流充電模塊、直流系統監控器、蓄電池等進行定期檢查，特別要對直流系統接地電阻和接地信號加大檢查監測力度[3]。

結語

隨著經濟的發展，生活用電量和生產用電量都大幅增加，同時電力用戶不斷提高對供電水平的要求，在這一大背景下我國電力行業發展迅速，電力系統逐步完善。超高壓和大容量是我國電力系統的未來發展方向，這對直流系統的運行提出了更高要求。電力行業工作人員應不斷提高直流系統接地故障的查找技巧和處理能力，在發生故障時，迅速對故障位置進行查找和處理，在最短時間內排除故障。同時預防工作也是減少直流系統接地故障發生的重要途徑，在設計、施工、調試、運行、檢修時，對可能引起接地故障的問題積極予以排除，在源頭上防止接地故障的發生，從而保障變電站的運行安全。

參考文獻：

[1]陳武.直流系統接地故障查找技巧及預防[J].低碳世界，2014，（21）：74-75.

[2]張亞峰，朱新菊，童紅東.一起變電站直流系統接地故障的查找及分析[J].安徽電力，2012，（01）：23-25.

[3]江霞.探究變電站直流系統接地故障的查找原則及處理策略[J].低碳世界，2014，（05）：70-71.