直流系統接地故障處理方法探討

許海濤 楊瑞 王偉 黃闈

摘要：直流系統是指應用于發電廠、變電站及其他使用直流設備用戶，為給信號設備、保護、自動裝置、事故照明、應急電源及斷路器分合閘操作等提供直流電源的設備。直流系統能夠在外部電源中斷的情況下，由蓄電池繼續提供直流電源，從而保證負載的正常工作。但是在直流系統運行過程中，接地故障常常發生，某電廠維修記錄顯示，接地故障占直流系統總故障數量的50%以上，極大占用了維修資源，也降低了直流系統的可靠性。

關鍵詞：直流系統;接地故障;處理

一、直流系統接地

直流電源為帶極性的電源，為電源正極和電源負極。直流電源的“地”對直流電路來講僅僅是個中性點的概念。如果直流電源系統正極或負極對地間的絕緣電阻值降低至某一整定值，這時我們稱該直流系統有正接地故障或負接地故障。發電廠、變電站直流系統所接設備多、回路復雜，在長期運行過程中會由于環境的改變、氣候的變化、電纜以及接頭的老化、設備本身的問題等，而不可避免地發生直流系統接地。

二、直流系統接地故障的成因分析

（一）系統性因素引發直流系統接地故障

在直流回路運作期間容易受到諸多難以控制的因素干擾，從而發生接地故障。例如，選用的絕緣材料不符合相關標準;具有一定使用年限的絕緣材料部分已經老化，出現絕緣性降低的情況;在使用期間，絕緣材料在外力作用下發生磨損等。這些情況都可能會導致絕緣材料的性能不過關。

（二）人為原因

直流系統檢修工作對技術人員的業務能力有著較高的要求，為了保證系統的良好狀態，會有專門技術人員定期或是不定期地進行系統檢修。在柜門開關的過程中，如果不加以注意，可能會壓壞二次接線的絕緣外皮，使導體和金屬外殼發生接觸，出現接地故障。此外，檢修時，如果發現某一部分零件有問題，技術人員需要使用專業的零部件和工具進行設備修理，由于技術人員配備的小零件比較多，在不加注意時，一些比較細小的零件可能會被遺落，比如螺絲、墊片、銅線等，這些小零件可能會搭接在端子和外殼上，引發接地故障。界限操作時，操作者出現技術的失誤、發生接線錯誤的情況或者是使用工具不當都有可能出現接地故障。

（三）外部環境引發直流系統接地故障

大部分情形下，若是設備所處環境較為惡劣，那么也將使其運轉受到一定干擾。惡劣環境通常包括兩類，（1）雜物混入原材料中或是侵入設備內部，從而導致設備及其相關配件的運行環境出現變化，最終引發直流系統接地問題或是直流回路的絕緣性能降低;（2）設備的外部環境較為潮濕，也容易出現直流接地問題。實際上，設備處于不良環境會對直流系統的運作帶來負面影響目前已經獲得了一定的理論支持和實驗論證。

三、變電站直流系統接地的處理方法

（一）拉回路法

一般先從信號回路、照明回路，再操作回路、保護回路等。具體步驟如下：首先，通過拉閘斷開饋線支路電源，如果接地故障消失，說明該支路發生了接地故障;斷電時間不應超過3秒。其次，將接地故障支路分段解開端子，對每段饋線搖絕緣，找出接地故障位置。最后，排除接地故障并恢復該接地支路的供電。如果系統還存在接地故障，則重復上述過程，查找其他接地故障點。拉閘查找接地故障存在以下缺陷與隱患：有的接地找不出來;引起保護拒動;引起保護誤動。

（二）接地漏電流檢測法

接地漏電流檢測法是在直流電橋的原理上提出的[2]，其主要是通過直流電流傳感器來對其進行詳細的檢測，在測試的過程中傳感器通過測試之后的顯示就能夠通過從直流正負母線中流入系統的每一個回路的電流之和來對接地回路進行確認，該種方法在實際作用的過程中有著非常高的精準度，也是現階段比較常見的故障定位方法之一。

（三）接地故障排查法

接地故障排查法的具體實施過程為：首先，工作人員要對故障現場基本情況進行核驗，避免檢修設備因為現場環境出現失靈問題，所以工作人員要全面剖析故障現場環境，尤其是金屬類設備在陰雨天氣影響下極易因為潮濕出現腐蝕問題，線路也容易因為濕氣發生短路。其次，使用電流絕緣檢測設備對各裝置設備的絕緣性進行檢測，如果檢測設備發出警示信號，則說明該部分的絕緣性已經遭受破壞，工作人員可以將檢修重點放在更換絕緣材料方面，但是若檢修工作是在潮濕環境下開展，工作人員需要明確警示信號的出現是否是因為設備受到天氣影響出現故障。最后，如果直流系統的接地故障所引發的后果是瞬間停電，工作人員便無法采取上述兩點方法，這時工作人員可以采取瞬間停電法，第一步將與繼電保護裝置無關的電源切斷，第二步關閉后方繼電保護裝置，第三步依次切斷與直流系統有關的各類設備電源。

（四）接地故障定位法

接地故障定位法主要用來確定故障點，通常采用定位儀、便捷式查找儀等設備對故障進行定位，采用該方法的前提是已經明確接地故障范圍。目前，變電站的工作人員在采用該方法定位故障點時，選用的儀器設備是便捷式直流接地故障查找儀，使用該儀器定位接地故障不需要工作人員預先切斷直流系統的回路電源，對直流系統的運行情況以及其他電力相關設備的影響較小，能夠維護系統運行的穩定性與安全性，提高故障處理效率與質量。簡而言之，利用接地故障定位法對直流系統的接地故障點進行查找定位，可以保障故障處理的高效性與及時性，極大程度上可以為變電站節約檢修成本，提高經濟效益。

（五）絕緣檢測選線裝置

在直流屏正常工作的狀態下，裝置監測的對象為母線電壓和母線絕緣電阻。當發生接地故障時，系統會檢測到正負母線電壓和絕緣超出了正常范圍，并發出警報。絕緣監測選線裝置借助于現代化監測技術，能夠實現在線監測，發現運行故障的速度很快且能夠顯示回路編號。但是，絕緣監測選線裝置的監測對象只是直流回路接地的具體接地回路或者支路，不能夠確定具體的接地點。并且由于監測點的安裝數量有限，絕緣檢測選線裝置在確定并縮小故障范圍時的難度很大，同時，安裝絕緣監測選線裝置對施工技術有著比較嚴格的要求，且在監測的過程中容易受到現場交流系統的干擾，影響檢測結果的準確性。

（六）變電所直流系統接地的改進和預防措施

在解決變電站直流接地故障時，部分措施仍需進一步完善。具體在實行接地事故排查期間，參與排查工作的相關人員必須要嚴格按照安全規范，同安全人員一起開展事故排查，盡可能地避免在排查時使得單級接地發展成兩極接地的狀況，導致接地故障變得更加嚴重。除了這一方面需要改進外，還要增加一定的預防措施，從而有力防范直流接地故障的出現。（1）應定期檢查系統內設備線路的使用情況，并做好保養工作，若是線路出現老化或絕緣性下降等問題，應及時更換;（2）加大對周邊環境的控制力度，防止外界自然環境對線路造成損壞，從而引發接地事故，如殺蟲滅鼠、防雨防雷等;（3）需要及時檢查更新設備，全面監察直流系統的絕緣性以及其他性能。

四、結論

綜上所述，變電站長時間運行使得直流系統出現接地故障的頻率增加，嚴重影響變電站的正常運行。因此，工作人員要明確解決直流系統接地故障的重要性，采用接地故障定位法、瞬時拉路法等方法開展接地故障檢修工作，提高直流系統運行的安全性與穩定性，保證變電站生產活動正常開展，實現社會效益與經濟效益的統一。

參考文獻：

[1]鄧崇運.淺析變電站直流控制系統的運行維護和接地故障處理[J].科技經濟導刊，2018，26（34）：50，52.

[2]李應文，彭明智，張純.直流電源系統直流環網與交流竄入的原因及危害[J].自動化與儀器儀表，2018（7）：57-60.

[3]鄧健鏘.500kV變電站直流系統異常分析及接地處理措施探究[J].科技創新與應用，2017（36）：51，53.