變電站直流系統接地故障的處理原則和措施探討

齊劍飛

摘 要：變電站直流系統是整個變電站信號設備以及二次保護設備等的電源供給系統，是獨立于電網以外的電源，對于保證變電站正常運行以及故障時及時切換站內故障線路，保證電網安全可靠運行具有至關重要的作用。直流系統接地故障是系統常見的故障，文章從系統接地故障危害出發，提出了相應的查找原則以及措施，并例舉接地故障查找的過程。

關鍵詞：直流系統；接地；故障；查找；實例分析

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）27-0095-01

變電站直流系統主要包括信號、合閘、保護、控制以及直流接地監視等子系統，主要起到供給變電站內信號設備、保護設備、控制設備等設備電源的作用，對于變電站安全可靠運行意義重大。加強對變電站直流系統接地故障查找方法的研究，對于提高安全運行能力具有重要作用。

1 變電站直流系統接地概述

變電站直流系統內包括眾多電力設備，其接線程度較為復雜，尤其是在直流系統分布較廣而且運行環境難以保證的情況下，系統接線、設備等都易出現接地故障，造成運行障礙。直流系統接地故障的主要原因可以總結如下：①設備受損造成的接地故障，主要包括設備機械損壞、絕緣降低甚至消失、老化；②雷擊雨雪天氣造成系統絕緣能力下降嚴重，引起直流系統接地；③直流系統運行或檢修不當也會導致系統接地故障發生的概率增大；④外部偶發因素造成的接地，主要包括金屬、動物落到系統裸露的元件上。

直流系統接地故障型式根據分類標準不同，型式可分為多樣。依據接地極性劃分，可以分為正接地與負接地兩種；依據接地種類劃分為全接地和直接接地；依據接地點數量的不同，可分為多點接地、絕緣接地、環路接地以及單點接地。在上述接地類型中，兩點接地危害較大，會造成整個系統信號通路故障，誤動率增加甚至出現保護裝置拒動等嚴重情況，對于電站的安全運行造成極大危害，嚴重破壞直流系統。當接地故障突發時，工作人員要能夠快速對故障信號進行判斷，確保變電站安全穩定運行。

2 直流系統接地故障處理原則及措施

2.1 處理原則

在變電站直流系統接地故障的處理過程中，須嚴格遵循以下幾個方面的原則。

①參與查找與處理故障的工作人員須采取安全保護措施。處理接地故障過程中，二次回路部分嚴禁工作人員靠近及工作，在對故障進行查找的過程中，須兩人以上共同進行故障的查找與處理，并且保證在故障處理過程中不會引發二次故障導致兩點接地故障的出現，防止系統故障惡化；參與查找與處理故障的工作人員須采取全面的安全保護措施，同時對于設備也應啟動安保措施，防止在處理過程中誤動作導致工作人員傷亡。

②對故障位置及類型判斷的注意事項。在對故障位置及類型進行判斷時，首先應當檢查直流接地監測設備是否正常運行，故障信號是否可靠，檢查順序由直流系統絕緣監察裝置查詢到故障支路檢查；其次，在確保故障信號可靠后，進行人工故障排查；在定位故障點時，需按照從室外設備到室內的順序，回路檢查方面，應當遵循先信號后控制的順序，即首先檢查對運行影響較小的信號回路，進而檢查控制回路；在采用拉回路方法進行處理時，應當注意首先對次要回路進行拉負荷，然后對主要回路進行拉負荷操作。

③順停法拔插直流熔斷器或者空氣開關應經調度同意。且避免在高峰負荷時進行。

2.2 處理措施

2.2.1 絕緣監察裝置判斷接地故障

利用直流系統絕緣監視裝置對變電站直流接地故障進行判斷是最直觀的方法。一般而言，在變電站的兩段直流母線上，都會安裝絕緣監察裝置，在系統正常運行時，該絕緣監察裝置在控制端顯示的數字代表的是母線電壓，并能對系統的正負極母線的絕緣現狀進行分析。當直流系統接地故障發生后，故障電流進入絕緣監察裝置后發出警報信號，該低頻警報信號進入直流系統中以后，被設置的支路傳感器所采集接收后，通過計算機進行分析和處理，并得出該信號是否屬于接地故障信號，進而系統進行動作，經過分析確定故障低點，并提出消除相應故障的措施。

2.2.2 拉路法判斷接地故障

拉路法判斷接地故障的原理是利用對各個系統內饋線按照順序分別進行短時間的切斷，來判斷接地故障所在的饋線回路，若某一回路切除后故障信號消失，則說明該饋線回路存在故障，然后對該饋線回路的次級回路依然按照同樣的方法進行順序短時分別切斷，來判斷故障發生的具體位置，便于工作人員排除故障。

當采用拉路法對故障位置進行判斷無果后，懷疑以下問題：①各饋線主回路及次級回路無故障，故障可能發生在電池組、充電設備甚至是兩條直流母線上，需進一步排查；②拉路法操作不當，在采用拉路法進行判斷時，未斷開系統的環路供電，導致故障無法檢出；③直流系統接地時，存在接觸不良的情況；④未能對系統內所有饋線及其回路進行拉路法判斷，或者系統內存在寄生回路的情況，導致無法檢出。

3 實例分析

3.1 故障描述

某地220 kV變電站進行改擴建110 kV，采用750斷路器進行間隔，其余各110 kV間隔采用Ⅱ母線閘刀進行間隔，而后進行二次接線。在運行過程中，值班人員監測到直流系統接地報警信號，利用拉路法對各個回路進行順序短時分別切除后，查找到故障點位于公用測控柜測控電源模塊發生接地，在進行空氣開關拉開操作后，接地報警信號消失，而直流屏此時754測控電源指示燈依然常亮。

3.2 現場分析

該改擴建工程利用750斷路器作為間隔進行二次接線，7542閘刀進行位置信號傳感器布設接線，測控裝置為754和750，二者共用同一測控柜。

3.3 故障查找過程分析

①發生故障后，二次接線工作人員停工，由自動化工作人員進行故障查找工作。經檢測發現，測控柜測控裝置Ⅱ遙信回路存在接地情況，利用萬用表對其進行監測，發現公共端對地電壓+30 V，遠低于正常的+110 V值，存在接地情況；

②拉路法進行故障位置確定，通過對各外匯路接線通過接地測量檢查，確定故障原因是由于750測控裝置電源信號消失導致了直流接地故障；而在查看設計圖紙后發現，該消失的信號所對應的端子排同時與公用測控裝置外回路連接又與屏內環線進行連接，還與754裝置的遙信回路連接，造成此次直流接地故障的誘因是遙信回路的接地。而造成電源指示燈常亮的原因則是通過直流系統將電流反送至空氣開關下端所造成的。

3.4 故障排除與分析

將750與754兩測控裝置間連接的信號環線進行拆除，再次送電后，接地故障消失，電源指示燈恢復正常工作。

該故障的出現主要是由于線路在設計過程中沒有考慮到信號環線的問題，而相關審查單位也并未發現該問題，施工組織人員在施工時也沒有發現相應的問題，進而導致了故障的出現。

4 結 語

本文對變電站直流系統接地故障的危害進行了簡要分析，分別介紹了不同的接地故障形式以及易引發接地故障的原因。提出了直流系統接地故障處理時必須遵循的原則以及可供采用的接地故障查找及處理措施，最后，本文對一起直流系統接地故障的實例進行了分析，希望能夠為變電站直流系統接地故障的查找與處理提供借鑒作用。

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