變電站直流接地故障實例分析及應對措施

陳慧昭 梅敏

【摘 ?要】變電站直流接地故障是最常見的直流故障。文章講述了變電站直流接地故障處理方法，并對變電站直流常見接地故障作了具體分析，在此基礎上提出變電站直流接地故障的應對措施及如何防范直流接地故障發生。

【關鍵詞】直流系統;接地故障;消除缺陷

0引言

變電站直流系統為繼電保護、控制系統、信號系統、事故照明、交流不間斷電源等設備提供電源，對變電站的安全運行起著重要作用。直流負荷分布廣泛，接地機會多，因而接地是直流系統的常見故障。當直流系統發生一點接地時，直流系統中沒有短路電流，不會引起任何危害，系統仍可繼續運行，但接地故障應及時消除。否則如果再發生另一點接地，直流系統可能構成兩點接地短路，從而造成保護裝置誤動或者拒動、開關意外跳閘或者拒動、運行人員無法掌握設備運行狀態等嚴重后果。因此，變電站發生直流接地故障時，必須盡快查出故障點并消除缺陷。

1 直流接地故障查找方法

排除直流接地故障，關鍵是接地故障定位。直流接地故障較為復雜。金屬接地（直接接地）的情況相對容易排查，難點是非金屬接地（高阻接地），由空氣潮濕導致設備的元器件絕緣降低、或電纜老化、破損等引起，且隨著環境的變化而變化，情況較為復雜。本著先易后難的原則，考慮負荷的重要性，優先考慮戶外設備絕緣降低的可能性，先室外部分、后室內部分;先排查信號電源、刀閘操作電源，后裝置電源、控制電源;先雙電源供電回路，后單電源供電回路等。

1.1借助輔助設備，初步判斷有接地支路。

①借助絕緣監測裝置。目前，絕緣監測裝置是直流系統的標準配置，可實現在線監測直流系統對地絕緣情況，顯示絕緣7 kΩ以下的直流回路的編號。但對高阻接地無能為力。借助絕緣監測裝置，只能初步判斷接地支路，需要再逐級排查。

②轉移負荷。轉移負荷法適用于雙電源供電負荷。先將雙電源供電的負荷全部轉移到同一段直流母線上，記錄接地狀況，再全部轉移到另一段直流母線上，記錄接地狀況。對比兩次接地情況，可以判斷雙電源負荷是否存在接地。如果存在接地，則將雙電源供電負荷逐一轉移到另一段直流母線上，逐一觀察接地狀況。如果接地信號隨著負荷的轉移而轉移，則接地點在該回路上。如果沒有變化，則該回路沒有接地點。通過轉移負荷，可以確定雙電源供電的負荷是否存在接地點，但無法定位具體接地點。

1.2利用直流接地查找儀進行故障定位。

利用直流接地查找儀無需斷開直流電源，可帶電查找直流接地故障，定位具體接地點，便于操作。目前常用的直流接地查找儀有廣州仟順電子設備有限公司的QDB-81型直流接地查找儀和廣州拓威訊科技發展公司的TOPWHIP-683DB型直流接地查找儀，實際使用效果良好，但局限于接地電阻為0-200kΩ內的接地故障，對于大于200kΩ的高阻接地，無法準確定位接地故障。

1.3拉回路法：

根據負荷的重要性，經申請調度同意后，關斷該回路的直流電源，在批準的時間內通過兆歐表逐段檢測回路絕緣。當切除某一個回路時故障消失，說明故障就在該回路中。繼續運用拉路法，就可確定故障在該回路的哪一支路中。

2 直流接地故障實例分析

2.1 直流回路受潮引起的接地

陰雨天氣時空氣濕度增加，如果雨水飄入未經密封嚴實的戶外端子箱，使接線頭和外殼導通起來，就引起了直流接地。例如未裝防雨罩的瓦斯繼電器和壓力釋放繼電器。在持續的梅雨天氣時，潮濕的空氣也會使戶外破損的電纜芯絕緣大大降低，引起直流接地。

某變電站報直流系統接地信號，檢查發現#2直流母線絕緣降低，接地電阻值為正對地39千歐，為正接地。經直流接地查找儀檢測，2120Z支路正接地，為110kV GIS場地110kV母線PT間隔就地控制柜內的接地刀閘位置指示信號回路。對控制柜內的信號回路作進一步排查，最終檢測到1QE接地刀閘的位置指示回路絕緣較低，其對地電阻為0.48兆歐。對1QE接地刀閘機構箱進行開蓋檢查，發現刀閘機構箱內布滿水珠，尤其機構箱底部的二次接線航空插座受潮嚴重。對機構箱內受潮部分進行吹干處理，回路絕緣電阻值有所上升，但仍未達到要求，需拆開航空插座進行進一步處理檢查。

本起直流接地故障是由于機構箱內設計不合理造成的。由于接地刀閘機構箱與就地控制柜之間的二次回路是通過接地刀閘機構箱上的航空插座進行連接，而航空插座裝在機構箱體的底部顯然不合理。機構箱一旦進水，水必然積聚在底部，航空插座上的二次接線就受潮而導致絕緣降低。

2.2接線錯誤引起的接地

在新建或者技改的變電站中，常常發生因為接線錯誤而引起的直流接地。如兩路直流回路混接、交直流混接等。

某站報#1、#2直流系統電壓異常，絕緣監測儀顯示#1直流系統正極對地電壓65.3V、正極對地絕緣電阻61.67kΩ，負極對地電壓169.5V、負極對地絕緣電阻999.99kΩ;#2直流系統正極對地電壓169.6V、正極對地絕緣電阻999.99kΩ，負極對地電壓65.1V、負極對地絕緣電阻61.36kΩ。

由數據可初步判斷#1直流系統正極通過某一支路與#2直流系統負極形成環網。由于該站直流電源采用一路供電，一路備用方式，可采用對每一負荷支路合備用電源空開，斷運行電源空開的方法查找環網點。當212Z支路（110kV旁路測控屏電源）由1M切換到2M運行時，直流系統電壓恢復正常，當221Z支路（公用測控屏電源）由2M切換到1M時，直流系統電壓也恢復正常。因此環網點就在旁路測控屏和公用測控屏的某個支路中。旁路端子箱有兩路刀閘信號接點接入公用測控屏，分別為1112合位、1112分位，1113合位、1113分位，如圖1所示，這幾對接點取#1直流系統來的正電，接#2直流系統負電，致使#1與#2直流系統形成環網。將上述信號接點的電源改接#2直流系統，直流系統電壓恢復正常。

3直流接地故障應對措施

變電站直流系統由各種保護、控制設備、二次電纜、端子箱等構成，系統中設備多、回路復雜，在長期運行過程中由于環境和氣候的變化、設備和電纜的磨損等問題發生絕緣老化破損、灰塵沉淀、金屬生銹、潮濕、漏水等各種情況，不可避免地導致直流接地故障發生。

通過直流接地故障實例分析，可以得到經驗：

（1）繼電保護人員查找直流接地故障時，要先了解直流系統接線方式，根據接地故障發生前的系統運行狀態進行分析，排除干擾因素，盡快找出接地故障的原因。

（2）直流系統中配備性能可靠的絕緣監察裝置，接地故障處理中使用先進的接地查找儀器，可大大縮短直流接地故障的查找時間，提高工作效率。

（3）直流系統設計、施工應該規范，嚴格執行有關規程規定及反措要求，圖紙資料應保存完整、設備名稱編號應標示清楚無誤，設備驗收時應仔細嚴謹。

（4）直流系統設備運行維護中，可結合設備停電定檢，建立直流回路絕緣數據庫，加強絕緣管理。利用設備停電定檢機會，用兆歐表對直流回路絕緣進行檢查，記下直流回路的絕緣。對絕緣較差的回路，待空氣潮濕時，重點關注，有效防范直流接地故障的發生及提高接地故障排查的效率。同時，對室外容易發生直流接地故障的端子箱、瓦斯接線盒、CT接線盒、壓力表和刀閘輔助接點接線盒等設備部位做好防潮封堵、防雨措施，對可能導致絕緣下降的各因素進行清理。

（5）梅雨季節及暴雨后加強設備巡視，檢查箱體內部設備運行工況。梅雨季節及暴雨后檢查戶外端子箱、匯控柜、機構箱的箱體內部是否存在漏水、滲水痕跡。箱體內繼電器是否存在發霉現象，箱體內部是否腐蝕生銹、箱門關閉是否嚴密，門鎖是否完好，箱體內部溫度、濕度控制器設置是否符合廠家要求，加熱器是否正常投入運行，加熱器外部輸入交流電源是否正常等，防止因為箱體內部運行環境的改變造成直流接地。

4結語

變電站直流系統是不接地系統，運行中由于自然環境、人為等因素影響，多種多樣的直流接地故障經常發生。當發生直流一點接地故障時，應借助直流監測系統等設備立即進行故障排查，防止直流接地時間過長，導致變電站一二次設備運行風險增加。

為了減少直流接地故障發生的頻率，在直流系統設備投運前及投運后的設計、施工、維護環節中都應該嚴格按照運行管理規定及反措要求，合理布局、正確接線，加強對直流系統設備運行狀態的把控和管理，及時消除影響直流系統設備正常運行的不利因素。

參考文獻：

[1]曹宇鵬.變電站直流系統接地原因、檢測及查找方法的分析[J].黑龍江科技信息，2008（20）：54

[2]曹雙成.變電站直流接地故障探討[J].中國新技術新產品，2012，（NO.02）：148-149

[3]周興友.直流接地故障查找方法探討[J].電力與能源，2009，（35）：364

[4]譚重偉，梅俊，歐陽德剛.500 kV變電站直流系統故障分析及應對措施[J].湖北電力，2006，30（6）：9-11

[5]胡海琴.變電站直流接地故障分析與防范 [J].電力安全技術.2008，10（09）：64-65

作者簡介：

陳慧昭，女，1989年生，學士，工程師，從事變電站自動化運維工作;

梅敏，男，1988年生，碩士，副高級工程師，從事變電站設備運維檢修工作。

（作者單位：廣東電網有限責任公司佛山供電局）