水電廠直流系統接地故障分析及處理

劉興榮

[摘 要]文章首先探討了不同類型的直流系統接地故障，并簡要介紹了接地故障的絕緣檢測方法。其次重點分析水電廠直流系統接地故障發生的原因，以及處理過程中應用的主要技術。詳細總結萬用表測量法中的技術要點，幫助技術人員快速判斷故障位置，并制定出有效處理方案。

[關鍵詞]直流系統；接地故障；故障分析

中圖分類號：TM86 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）02-0223-01

一、直流系統接地故障類型

阿鳩田水電站建設規模龐大，為保障水電廠的正常運行，接地故障預防成為檢修工作中的重點內容，下面將對直流系統接地故障發生的類型進行分析。

1、電阻性單點接地

水電廠直流系統運行過程中，接地部分的電阻值大于系統中電壓流通的阻值，會造成線路中干擾過電壓不能正常流入到接地端，對供配電環節造成影響。該種情況是因電阻值單向增大造成的，絕緣保護層受到干擾，輸電線路正常運行狀態下會發生告警，表示接地端已經出現異常，雖然在短時間內不會對系統穩定性造成影響，但如果不及時維護，會引發兩點接地的嚴重后果。

2、多點經高阻接地

此時檢驗直流系統接地部分的電阻阻值會有明顯降低，與常規工作狀態不同，阻值變化會超出額定范圍。故障發生后并不能第一時間發出警告，報警系統是根據阻值設定范圍進行導通的，只有阻值下降到安全范圍之外，系統才會自動報警。技術人員對各接地點的電阻值進行測量，會發現都有明顯的增高，因此判斷故障發生的具體位置會產生困難，需要進一步分析。

3、多分支接地

線路中接地點設置不合理，出現多點共同接地的情況，常規使用中干擾磁場也增多。該故障類型發生后很難找到具體的斷開點，線路整體形式遭到破壞，分線路中的接地點在總線路中重復存在，為檢修工作帶來困難。判斷故障發生點時需要將現場線路全面檢修。

二、直流系統接地故障絕緣檢測法

1、正負母線接地檢測法

接地故障發生后最明顯的特征是電阻值發生變化，針對這一特點，可以使用靜態檢驗法來判斷故障發生的具體位置。分別測量正負子母線路中存在的工作電壓變化，斷電情況下測量電阻也能夠觀察到變化，通過選取不同的測量點，來判斷出線路中異常明顯的部分。該種方法將正負兩端同時接地，能夠節省故障判斷所用時間。但也存在一些缺點，檢測過程中容易產生誤差，對最終結果準確度造成影響。

非平衡電橋法。該種方法適用于不同種接地方法，并且結果準確性也有明顯提升，故障判斷所用時間短。存在的缺點是需要分別將正負極線路接地，測量其中的阻止大小。但字母線路中流經的電流是不斷改變的，因此在電阻上也會有明顯差異變化，不利于后續故障引發原因的判斷。母線中的電壓變化具有一定的周期性，僅僅將現場工作環節中出現的變化用于判斷不具有科學性，需要引入故障發生后的變化周期。檢驗環節中還需要將線路中存在的電流全部導出，測量純凈的電阻值，并結合系統運行需求計算出額定的阻值范圍，提升系統使用安全。

2、支路對地絕緣電阻檢測方法

支路絕緣故障檢測過程中會使用到電子儀器。絕緣層功能喪失后線路中流經的電流會所到干擾。接地部分反饋得到的信息也會發生變化，使用無源CT對線路進行檢測。可以捕捉到信息的變化，并反饋至總控制系統中，及時沒有達到告警發出的級別，也能夠幫助工作人員快速了解線路中存在的異常。該種檢測方法成本低耗時短，但容易將導線的極性錯誤識別，需要在應用前特別注意。

上述方法為交流檢測法，下面對直流法進行講解。當水電廠工作線路系統中出線接地故障后，直流電壓會發生改變，部分電流應漏電而流失。直流法是將這部分電流轉變為數字信號，反饋到控制系統中，技術人員觀察最終的結果便可以判斷漏電的具體情況。常用的檢測工具是互感器，漏電信號在4—20毫安范圍內，因此要求檢驗儀器準確無誤，在恒溫環境下進行，現場溫度過高或者過低都會對數據造成影響。

三、直流系統接地故障原因分析

1、人為因素

造成水電廠直流系統接地故障的因素有很多，其中最常見的原因是人為操作錯誤造成的。電力系統維護人員在接線時出現錯誤，或者在沒有絕緣層防護的情況下兩根導線相互碰撞。

2、環境因素

水電廠大部分線路運行環境是直接暴露在室外的，即使在絕緣層的保護下也會受到日曬侵蝕，絕緣層使用一段時間后表面會產生裂縫，遇到降雨天氣時潮濕氣體侵入其中，相鄰導線之間產生異常放電，與接地導線接觸后便引發了故障。

3、設備因素

設備采購階段質量標準不能滿足使用需求，由于缺少檢驗環節，質量不合格的設備也被應用在水電廠直流電供應環節中。增大了故障發生幾率，設備荷載能力有限，技術人員常規操作時一旦達到設備承載能力的極限導線便會毀壞，設備短路、斷路故障也因此發生。直流系統運行過程中會產生振動，對設備的影響也很大，連接松動的導線受振動影響很容易脫落，接觸到其他的線路引起供電故障。設備運行環境也會對穩定性帶來影響，長期在潮濕、衛生條件不好的環境下使用，設備表面堆積大量的灰塵，引發靜電干擾。

四、直流系統接地故障查找及處理方法

1、萬用表測量法

萬用表可以測量線路的電流、電壓以及電阻，使用前要將表的指針調節到零點，以免對結果準確性造成影響。先將萬用表的正極接地，負極接入直流系統的導線中，阿靜測量結果記錄在維修資料中。如果接地端為正極，那么測量系統中的電壓應為220V，反之接地端的測量的電壓結果為220V。技術人員在使用該種方法對線路進行檢驗時，首先要明確系統運行的特點，掌握水電廠直流系統運行中的各項參數。在現場對測量結果進行分析對比，得出的結論也更貼近真實情況。

測量任務要分別在通電與斷電的情況下來進行，找準需要測量的點，根據測量結果分析接地故障發生的具體位置。逐漸縮小故障發生的范圍，最終得出準確結果，對線路受損情況做出判斷，再有技術人員商討出具有可行性的解決方案，為直流系統安全運行提供保障，供電環節也更具有穩定性。按照上述順序逐步縮小查找范圍，最終找出接地點予以處理。

2、直流接地故障查找儀查找法

直流接地故障查找儀的基本原理是在接地母線與大地之間施加一個超低頻信號（該信號對保護、控制設備沒有影響），其電流沿著接地點方向流動。用連接在手持器上的鉗子，朝著接地電流方向查找，該電流突然消失或接地電阻突然增大的地方即為接地點，利用直流接地故障查找儀查找直流故障過程中不用斷電，完全消除現場分布電容干擾，指示接地方向，“引導”查找人員往接地方向查找，縮短查找時間。尤其是查找雙回路供電接地、環網供電接地和查找兩段直流串電時，必須具有方向功能，否則不能查找。探測交直流串電引起的接地，多點接地，正、負極均等電阻接地。用雙鉗口探測法來解決雙回線供電時，支路負荷電流不確定帶來的干擾。直接顯示各點的接地電阻、容抗、電流，母線電壓、正負極對地電壓，對地電阻以及交流串電電壓。隨著直流接地故障查找儀的使用，一般的直流接地都能不用拉路法來查找，在很大程度上提高了查找直流接地故障的效率。

小結：直流系統在水電廠的作用極為重要，當發生直流系統接地故障時，不但要有高精度的檢測設備，更重要的是查找故障的工作人員要對該廠的直流系統了如指掌，掌握一定的基本查找技巧，積累更多查找直流接地的經驗，才能夠快速的消除隱患，確保發電廠安全運行。

參考文獻

[1] 趙天宏.淺談發電廠直流系統接地故障分析與處理[J].水電站機電技術，2012（08）.

[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（03）.