變電站直流系統接地故障分析及處理策略

顏瑞東（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東　江門　529000）

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變電站直流系統接地故障分析及處理策略

顏瑞東
（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東江門529000）

摘要：變電站直流系統接地故障會影響直流系統的安全運行，近年來，直流系統接地技術不斷發展，積極防范接地故障，加大直流系統安全運行管理力度，已經成為行內專業人員共同關注的焦點。本文分析了變電站直流系統接地故障的類型、故障查找與處理的方法。

關鍵詞：變電站；直流系統；接地故障；分析；處理；對策

0　前言

在整個電力系統中，直流系統發揮著關鍵而重要的作用，分布范圍較廣，支持著整個電網的安全、持續運行，然而，由于受到內外因素的干擾，變電站直流系統容易出現接地故障，要想有效排查這些故障，就必須掌握科學先進的技術，提高故障排查工作效率，維護變電站的安全運行。

1　變電站直流系統接地故障

直流系統電源具有正負極性之分，要想保證變電站直流系統的安全，各大變電站各項電力設備都要實行接地處理，同時要控制阻抗數值。所謂的變電站直流系統接地故障就是電源正極或電源負極對地絕緣阻抗數值較低，下降到標準數值以下，因此，直流系統接地故障也有正負之分?，F實中的變電站直流系統較為復雜、分布較多、線路設置較廣，對應的負荷涉及范圍也較大，面臨著四周相對復雜的環境條件、氣候狀況等，惡劣的自然社會環境條件會對直流線路、電氣設備等帶來不良影響，導致線路絕緣受損、端口破裂等問題，影響各個設備的絕緣度，從而引發接地故障。直流系統接地示意圖如下圖1所示。

2　變電站直流系統接地故障主要形式

變電站直流系統由于處于不同的區位環境、地理位置，其接地故障也有著明顯區別，通常包括室內接地故障、室外接地故障，從引發故障的原因方面考慮，又涵蓋各種不同的接地故障形式，具體體現為：

（1）錯接線導致的接地故障。變電站直流系統二次接線中，電氣設備的電纜芯的兩頭未能都按照規定同端子接線運行，而是未經處理，處于裸露狀態，或者同其他線路錯接一起，從而導致了接地故障的出現。

此外，如果接線出現連接松動、脫離等現象時，也可能出現接地故障，例如：位于斷路器端子排的二次線，如果出現螺栓松動現象，則可能導致斷路器接線頭的滑落，從而導致接地故障。

（2）電氣設備受損導致的接地故障。電力線路的實際設計中，為了提高絕緣水平、保證安全運行，通常會將抗干擾電容設備安裝于電力系統正負極和大地之間，達到抗干擾、保護系統安全的目的，然而，當電容器遭受外界影響，出現擊穿、內部元件損壞等問題時，則很容易出現直流接地問題。

（3）接線絕緣下降導致的接地故障。二次接線處于較為復雜的運行環境中，既要受到外界因素的干擾，又可能受到內部因素的破壞。例如：陰雨連綿季節，雨水的反復侵蝕與滲透可能導致二次接線盒內進水，從而導致接線樁頭和接線盒外殼之間導電，造成接地故障。隨著電力系統的運行，其中一些轉動性零部件的反復運轉，很容易損害二次線的絕緣層，從而引發直流接地現象。

（4）直流系統由于長時間工作，其二次設備在內外破壞力的作用下，其絕緣層可能發生破壞、變質現象，絕緣度下降，從而引發接地故障。當電力系統施工工藝尚未達到規定標準，直流線路裸露也可能導致接地問題。

3　變電站直流系統接地故障的查找方法

3.1定位法

定位法是接地故障查找的一項有效方法，通常選擇便攜式直流接地故障定位設備進行故障定位，此定位設備目前已被廣泛而深入地運用于直流系統故障查找中，其優勢和便捷因素體現在：在不切斷直流回路的情況下，能夠直接定位查找故障，維持系統的正常供電，從而確保了接地故障查找工作效率。

3.2拉回路法

拉回路法進行接地故障查找，具體的查找方法為：斷開各個線路中的空氣開關、熔斷器等實施斷電查找，以此來隔離接地點，使其處于空氣開關管轄的直流回路系統，然后，解開電纜芯，進一步限定接地點位置，最后將相關的元件、器件等拔除，確保故障點限制于插件內部或外部，直至接地點被定于特定回路，通過搖表遙測，從而發現故障點。

拉回路法需要斷開查找回路中的直流電源，電源斷開有一定的時間限制，通常要在3S以內，而且要遵循科學的規律逐一斷開，具體的次序為：第一步：斷開信號回路，第二步：斷開照明回路，第三步：斷開操作回路；第四步：斷開保護回路。然而，由于變電站二次回路系統具有一定的復雜性，同時，隨著系統優化、改造工作的深入，其中難免存在錯綜復雜的閉環回路，這必然為故障檢測帶來困難。

3.3在線監測法

所謂的在線監測法主要是依托于直流接地故障選線設備，發揮其在線監測功能，對直流系統的接地狀態進行實時監測，此系統能夠及時、準確地提供直流系統的相關故障信息，例如：接地狀況、故障情況等，然而，實際監測過程中也存在一定的缺點，具體體現在: 不能準確、高效地定位故障點，而且監測點的設置數量、安裝位置等都會影響檢測效果，接地點故障查找范圍過大，為故障的解除與處理帶來困難，從某種意義上來看，在線監測法具有一定的局限性。同時，在線檢測設備的安裝相對復雜，檢測精度受到影響，同時，容易受到外界因素的干擾，出現信息誤報現象。

3.4低頻探測法

選擇鉗形電流探頭實施故障監測，來自于監測設備的接地警示信息被接收后，可以把低頻交流信號加在直流故障母線和大地之間，低頻電流則將途徑信號發生設備、直流系統、接地點等進行傳輸，再啟動鉗形電源探頭來逐個點進行故障檢測，同時，探尋低頻電流的流動方向和軌跡，此時位于接地點之前與之后的低頻電流會有所差異，通過分析二者間的差距來對應準確定位接地位置。低頻探測法的優勢體現在無需斷電查找，然而，實際故障能否查找精準容易受到系統分布電容的干擾。

4　變電站直流系統接地故障的科學處理方法

當變電站直流系統出現接地故障時，首先要對接地情況作出深入分析，通過分析直流系統所處環境特點、氣候特征等來初步判斷可能出現接地的位置，先從室內入手排查故障點，再逐步過渡到室內進行查找，先合閘再控制，先自總電源入手進行故障查找，再逐步過渡到支路電源，逐區域、逐范圍地查找，也可以借助拉路法進行故障查找，這其中需要控制直流回路斷開的時間。具體的故障查找步驟如下：

（1）深入調查并分析直流系統情況。利用絕緣監測裝置，發揮其絕緣監測功能，從中得出直流線路接地類型，具體分析出接地極性，判斷屬于正極接地或是負極接地。

（2）瞬間斷開各個合閘電源。如果發現此時不再出現接地故障信息，意味著接地故障點出現在合閘回路上，此時，就可以單獨針對合閘回路展開分析，通過拉合其負荷開關，同時對分支線路的故障進行檢查與分析。根據分析結果來大致判斷故障所處的大致區域，并及時切斷這一區域內各個設備的正極端子，對應查看故障警示信息，判斷得出故障問題所處位置，繼續逐步深入分析并查找，最終得到接地點位置。

5　直流系統接地故障查找的關鍵問題

變電站直流系統接地故障查找需要遵循科學的規律和規則，其中要積極維護設備的安全，保證工作人員的人身安全，實際的故障查找中要重點關注以下問題：

如果變電站直流系統內部的某點出現接地故障時，則禁止在第二回路實施施工操作。

此時，選擇“拉回路”法查找故障，需要先切斷直流電源，此項操作的展開需要先得到調度的允許，而且要控制操作時間，一般在3秒內，確保操作效率。

要想提高故障判斷的準確性，需要故障監測人員細致、耐心地觀測與觀察，利用絕緣監測設備，觀察其儀表、燈板等來細致、全面、深入地分析接地故障的判斷正確與否。實際的故障判斷、分析必須盡量避開用電高峰期，這樣才能防止出現大規模停電，實際的故障查找中，相關人員也要積極防止短路問題、接地問題，防范短路跳閘現象。接地故障出現以后，需要按照設備連接圖，防止終端錯拆、恢復過程中，出現遺留性錯誤，同時，也要做好接線標識工作。故障查找是一項專業性、技術性工作，必須由專業技術人員負責此項工作，提高安全管理工作水平，維護工作人員安全。

加強誤動作的防范，堅決禁止一切可能導致誤動作的操作，在此基礎上開展各項操作，當操作電源處于常規工作狀態時在對應投入保護。直流系統出現接地故障后，要注意采用科學的故障查找方式和方法，堅決禁止直接借助燈泡查找，預防直流回路短路故障。

6　總結

變電站直流系統接地故障是一種常見故障，產生接地故障的原因相對復雜，要想有效解除故障問題，就必須深入分析并總結一些科學的技術和方法，明確故障查找中可能出現的問題，善于綜合利用多種方法進行故障查找，從整體上提高故障查找工作效率。

參考文獻：

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［2］張新邦，王昌榮.擴建變電站中一起直流接地假象故障的分析與對策［J］.中國電業:技術版，2011（11）.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.189