直流系統環網故障分析及查找方法討論

王金崗

摘要：直流接地對電力系統安全運行具有較大的威脅，也是相關人員的工作難點之一。本文敘述了直流接地產生的原因以及危險之處，對直流接地故障查找的原理進行了分析，特別對查找步驟和查找方案詳細說明，為提高查找直流接地故障的水平提供參考。

關鍵詞：直流系統；環網故障；查找方法

1直流接地的常見原因

在變電站中，直流系統是一個具有很多分支的供電系統，其接線方式主要包括輻射型以及分段環網型，較為復雜。在變電站，直流接地主要原因有以下幾點：1）天氣因素。直流接地很大一部分產生的原因是在出現下雨或起霧的時候，由于端子箱較為潮濕，加熱器工作不良，容易造成直流接地。2）人為因素。作業人員由于工作不負責或失誤，將二次回路與設備外殼或其他接地部位相接觸造成直流接地；或者維護不到位，有些設備沒有按規定增加防雨罩導致銹蝕；或者作業時對電纜的絕緣層造成了損傷，或者誤接線等等。3）環境因素。由于很多設備運行的環境較為惡劣導致絕緣下降，若工作環境存在振動的情況也有可能造成直流回路出現異常。

2直流接地的危害

若發生直流一點接地故障，一般不會嚴重影響直流系統的運行，但若由一點接地發展為多點接地則有可能導致保護裝置、信號系統、控制系統的誤動作。由于正常運行時跳閘線圈兩側為負電，當出現正接地的情況時，可能導致跳閘繼電器誤動作而跳閘；若發生兩點負接地，將跳閘線圈或合閘線圈短路，若出現線路故障則可能出現保護拒動。

3查找直流接地的工作原理

1）平衡電橋法。平衡電橋法原理簡單，應用較為廣泛。它能夠監測到直流系統正負電源對地絕緣的情況。當沒有接地點時電流較為微弱，不足以使繼電器動作，當出現一點接地故障后電橋的平衡遭到破壞，經過繼電器動作線圈的電流變強，繼電器動作，絕緣檢測系統發出接地信號。

2）低頻信號注入法。其工作原理是當檢測出存在接地點時，向直流系統的正負兩極注入一個低頻交流信號，再利用電流互感器逐個檢測直流系統各個支路的電流，進而得到直流系統的對地電阻以及等值電容的泄露電流向量和，求出電流的電阻分量，得到絕緣電阻大小，當對地電阻比較小時即可找出直流接地的故障范圍。

3）變頻信號注入法。在較低的頻率范圍內，向直流系統正負極注入頻率變化的兩路信號，并且電壓大小不變，通過鉗形電流表觀察直流系統各支路電流大小的變化來查找接地點，利用注入頻率變化、電壓大小不變的電壓信號，能夠得到阻性電流值，再利用歐姆定律可得到對地電阻的大小。

4）直流檢測法。該方法是通過測量直流系統的一條支路在正極流出的電流值I1以及在負極流入的電流值I2，若無接地點，則兩值幅值相等，方向相反。穿過電流互感器的電流和值為零。若出現直流接地導致電流泄露，則穿過傳感器的直流等于I1與I2的差值。

4直流接地查找方法

1）直流接地查找步驟。直流接地故障點的查找難度較大，若想以最快的速度發現接地點，維護人員就需要對電站的二次接線較為了解，對回路中繼電器的狀態非常熟悉。一般來說，直流系統可分為保護裝置電源部分、其他設備電源部分、控制電源部分、信號部分以及照明部分等。其遵循的步驟可采取先室外后室內，先非重要電源再重要電源。通常通過直流接地查找鉗表或斷開空開或電纜接線的方法，從上往下地縮小范圍直至確定到接地點的具體地點。考慮到變電站正在運行，以保護裝置為例，斷開保護裝置電源的時間不能過長。斷開電源后要迅速判斷直流接地點是否還存在。由于可能存在寄生回路或多點接地等干擾，采用上述方法也可能無法找到接地點的位置，需要進一步完善查找方案。

2）直流接地查找方案。查找直流接地的主要方法為仔細檢查、試拉電源、絕緣檢查。

仔細檢查的內容有幾個方面，首先要檢查是否因為下雨而導致接地故障，特別是室外的端子箱等處要重點查看。另外要查看端子箱內的封堵情況，防止小動物進入端子箱或電纜溝內，一方面小動物可能直接接觸到直流二次電纜，也有可能是小動物將二次電纜的絕緣層破壞掉。第三是要看在能夠轉動或卡夾的地方，二次回路會不會在這里接地。最后要檢查二次電纜是否牢固地接在端子排上，如果出現松動則有可能導致電纜滑出來導致接地故障。

試拉電源是最重要的查找方法之一。由于直流系統接線復雜，分布較廣。通過斷開絕緣監測裝置選出的接地線路空開，觀察直流接地的信號是否還存在。若直流接地信號存在，則說明接地點不在此回路；若直流接地故障消失，則說明接地故障點就在下級回路中。值得注意的是，這項工作至少需要兩人進行配合。由于電站處于運行中，因此向調度申請后，斷開直流電源的時間應當很短。

絕緣檢查一般是已經確定了短路點在某條回路上，通過一段段解開電纜兩端，用搖表測量其接地電阻。若測出來的值遠小于規范要求的絕緣電阻，則說明接地點就在這里，需要通過更換電纜來排除接地故障。

5故障的查找方法

1）極性的分析。由于直流系統接地故障的發生都是由上述幾種接地原因造成的，因此在分析故障發生的原因時著先要對接地的極性進行判定，當對極性做出正確的判斷之后，就需要對接地原因進行分析，看看是環境原因、人工原因還是設備老化因素造成的加果變電站內有工作人員在做相關的設備檢修就需要斷開其工作電源查看接地情況是否解決。

2）斷路法。常見的故障方法是將線路分段然后對分段線路做斷路處理浮主意斷路的時間不能過長，一般情況是一左右在這個過程中需要仔細觀察接地的信號是否消失當接地信號消失時就可以確定出線接地故障的回路了。

3）金屬非金屬故障查找。當線路出現金屬接地的情況時，工作人員可以采用絕緣體檢測裝置對線路進行檢測臉測過程中配合著萬能表的使用能夠很輕松地找到故障發生的地點。非金屬故障接地屬于接地故障中比較難以處理的情況，因為這種故障的查找只能依靠工作人員的密切觀察才有可能完成。一般故障反應出來的信號會非常微弱，作人員在觀察過程中很難發現其變動情況，相較于其他類接地故障，非金屬接地故障會對工作人員的專業能力提出很高的要求。

4）非接地類故障情況查找。由于設備的運行年限過長經常會造成設備電源的老化從而導致設備的運行故障。對于這類故障的查找河以采用分網法逐步縮小故障的檢查范圍，最終確定故障的發生地點。需要注意的是在分網過程中不能失去用來保護的電源盡量保證電源的持續供電，通常情況下可以采用蓄電池進行加持。

6查找過程中的安全保護

在對故障進行排查時，要盡量避免一個人處理，一人個監測肪止出現觸電事故在進行斷路檢查之前要爭取相關部門的同意盡量減少斷路的時間檢查接地信號的反應時要將檢查的相關設備整合起來對設備的數據進行收集、整理然后做相關的分析避免主觀臆斷情況的發生在對線路故障進行安裝處理之時要將事故的原因、處理的詳細過程記錄下來，以備日后故障的處理這樣不僅能夠減少處理時間，提高處理效率，而且有助于保證處理的安全性在故障查找和處理過程中避免人為因素對設備的影響肪止震蕩、誤動情況的發生。

結語

變電站直流系統是電力系統安全運行的重要保障做好變電站日常的維護和故障處理工作能夠有效地避免安全事故的發生。這就要求工作人員對接地故障的成因、查找方法以及解決措施熟練掌握。在排查故障的過程中要做好工作記錄，才能夠積累豐富的工作經驗對以后的故障排查才有很好的借鑒意義。

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