變電站直流接地故障的分析與處理

莫堯堯

摘要：直流系統是變電站內獨立和重要的電源系統，它為變電站內的控制系統、信號裝置、繼電保護、自動裝置及事故照明等提供電源，因此直流系統的可靠與否直接影響到變電站的安全運行。而直流系統運行中最常見的故障就是接地故障，為防止直流接地故障發展成為電力系統更大故障的事故隱患，需要及時進行查找和處理，以下淺談變電站直流接地故障的危害和處理方法。

關鍵詞：變電站;直流系統;接地故障;處理措施

1變電站直流系統接地故障類型及危害

直流電源為帶極性電源，當直流電源系統正極或者負極與大地發生接觸，絕緣電阻會發生下降，當對地的絕緣電阻降低至某一數值時，這時直流系統有正接地或負接地故障。當直流系統發生接地故障時，會對變電站的工作產生巨大的影響，常見的直流接地類型及危害有：①直流正極接地，可能造成自動裝置與保護裝置的誤動;②直流負極接地，可能造成自動裝置出現拒動問題;③直流系統正負極各一點接地，造成短路使電源保險被熔斷，進而導致控制回路、自動裝置以及保護裝置失去電源。

直流系統發生一點接地時，不會產生短路電流，可以繼續運行一段時間，但是可靠性已大大降低，必須及時查找接地點并盡快消除故障，否則當發生另一點接地時，可能引起信號裝置、繼電保護及自動裝置等誤動或拒動，有可能造成直流電源短路、導致空開斷開或熔斷器熔斷，使設備失去操作電源，最終引起電力系統嚴重故障或事故。

2變電站直流系統接地故障的主要形式原因

2.1天氣環境影響導致接地故障

直流二次設備有時容易受到惡劣天氣環境的影響，如在大風大雨天氣，雨水進入未密封嚴實的戶外二次接線盒，使接線樁頭和外殼導通引起接地;在持續較長時間的陰雨天氣或梅雨季節，空氣濕度大容易導致戶外電纜芯破損處或者黑膠布包扎初絕緣降低，也容易引起直流接地故障。

2.2小動物破壞引起的接地故障

如果二次接線盒密封不好，有老鼠、蜈蚣等小動物爬入，或者黃蜂、螞蟻等進去筑巢，巢穴或小動物身體將接線端子和外殼連接起來時就會引起直流接地，或者電纜的外皮被老鼠咬破時也容易產生接地。

2.3工作人員操作不當導致接地故障

工作人員在直流系統進行二次接線操作時，沒有處理好電氣設備電纜芯，電纜芯一頭接在端子上運行，另一頭誤認為不帶電或者是備用芯使其暴露在外，或者在拆除電纜芯時不做任何絕緣包扎，當拆除的電纜芯對側還在運行時，本側電纜芯一旦接觸鐵建就會引起接地。

2.4接線松脫導致接地故障

如果斷路器機構箱端子排的二次線上存在螺栓松動等現象，那么斷路器多次分合閘時引起的振動容易導致接線頭從端子從滑出，搭在鐵件上引起接地故障。

2.5電氣設備受損導致接地故障

電氣設備出現損壞時，就容易導致直流系統接地故障，如設備本身存在缺陷，二次回路絕緣材料不合格，絕緣性能下降，或者存在磨傷、扭傷、過流引起的燒傷等某些損傷缺陷導致的接地故障。或者站內直流設備長時間工作，部分電纜或者設備老化引起絕緣降低，也有可能引發接地故障。

3變電站直流系統接地故障的查找方法

3.1根據以往直流接地經驗查找

直流接地故障通常比較多見于新改造或者新投運的設備和回路中，戶外設備的二次回路也更容易受雨雪天氣的影響，所以當有接地發生后可以首先考慮檢查新投入或新改造并采用直流電源供電的回路，然后重點檢查容易漏氣、漏水的回路。對以往發生過接地故障的設備進行排查經常能夠在第一時間找到接地故障點。

3.2拉回路法

拉回路法是通過短暫停掉回路直流電源以尋找故障點的一種方法，一般按照直流負荷的重要程度，依次斷開直流負荷開關。順序是先照明回路、信號回路，再到操作回路、蓄電池回路、保護回路，若拉開某一空開后，接地故障信號消失，說明接地故障點在該回路內。但是拉回路法的實用性較差，因為目前變電站的智能化和自動化設備大量應用，不允許回路隨意斷電。但是在變電站設備相對落后沒有更新換代的情況下，經過查找發現接地故障在某回路中的，環路要首先解環，然后采取取下保險、斷開空氣開關和拆接線端子等方法查找具體的故障點。

3.3萬用表電壓測量法

當變電站發生直流接地故障時，可以采用萬用表測量，正、負母線對地電壓有偏差，接地極會出現電壓降低的情況，另一極的電壓則會升高。切除部分負荷后，若發現萬用表所測對地電壓恢復至正常值，即可找到直流接地故障發生的范圍。

3.4直流接地選線裝置

目前很多變電站有安裝直流接地選線裝置，該裝置是一種在線監測直流系統對地絕緣情況的裝置。當有接地發生時，可以立即檢測并報告接地故障及相關數據，顯示接地回路編號，縮小范圍方便運行維護人員判斷，但是無法定位具體的故障點，有時容易受到干擾會有誤報問題。

3.5便攜式直流接地故障定位裝置

便攜式直流接地故障定位裝置具有無需斷開直流回路電源就能查找故障點的優勢，比較廣泛的應用于帶電查找接地故障點，提高了工作人員查找故障點時的安全性，并且能夠定位到具體的故障點，操作便捷，但是也有存在易受磁場干擾和誤報等問題。

4變電站直流接地故障的注意事項

⑴發生直流接地故障后要及時查找和定位故障點。因為故障點有可能發生變化尤其是在天氣不穩定的情況下，故障點的查找更加困難，因此只要出現接地故障就要立即查找故障原因，防止發展成兩點接地，否則可能引起保護誤動和拒動。

⑵盡量避免在用電高峰期進行工作。由于處理故障可能需要進行斷電處理，給用戶帶來不好的體驗，而且在電力系統高負荷時進行工作不僅容易影響到檢測的準確性，同時也存在一定風險，因而需要注意;

⑶在執行拉回路法中，斷開電源的時候，需要向調度或相關主管部門申請并獲得同意，必要時可申請退出相關保護壓板，等到電源恢復以后再將保護壓板重新投入使用。且斷開再合上的時間最好控制在幾秒鐘內，防止由于停電時間過長而導致其他意外;

⑷在對回路進行檢查的時候，需要按照圖紙對照設備進行查找，防止出現差錯。同時應注意做好線路的拆除記錄，防止在恢復接線的時候出現接錯或遺漏的問題，對拆下來的線頭也要做好標記和絕緣處理;

⑸在對接地故障進行查找的時候，考慮到可能會發生的安全問題，至少需要兩人為一組執行操作，防止單人操作出現意外，導致出現人為短路等現象;

⑹定期巡視直流系統相關設備和線路。日常巡視中做好定期檢查工作，不一定要等到故障出現時再去查找，在日常巡視中要注意排查事故隱患，尤其在天氣變化時要加強巡視，在容易發生故障的區域要重點監測，發生故障立即排查處理。

5案例分析

案例1：二次接線端子受潮或進水引起的直流接地故障。

在經歷了多日的暴雨之后，110kV某變電站檢測出#1直流系統出現接地故障，而當工作人員趕到現場并對其進行了檢查以后發現，#1直流系統的負極對地絕緣阻值已經下降到了35.6kΩ，而負母對地電壓則為-38.1V，其中04支路絕緣阻值為12.8KΩ。

工作人員進行了后續的排查工作，步驟如下：⑴首先斷開04支路的35kV西煤線測控柜本體信號電源空開，然后觀測到接地信號復位，直流接地故障消失，電壓回歸到正常水平;⑵逐條解開35kV西煤線測控柜中的本體信號線，直到解開707-19電纜芯時候，直流接地的現象消失，電壓回歸到正常水平。同時測得該電纜芯對地絕緣阻值為10.7kΩ，因此懷疑時因為二次接線端子受潮或者進水而導致絕緣下降;⑶出于安全方面的考慮，決定臨時解開測控柜中該信號接線，等到斷電后再進行戶外二次接線端子后續排查處理。

案例2：二次防雷器絕緣降低引起的直流接地故障。

110kV某變電站#1直流系統出現接地故障，當工作人員趕到現場并對其進行了檢查以后發現，#1直流系統的正極對地絕緣阻值已經下降到了17.6kΩ，而正母對地電壓則為48.1V，其中03支路絕緣阻值為6.8KΩ。

工作人員進行了后續的排查工作，步驟如下：⑴使用直流接地巡檢儀檢測03支路，發現直流接地信號微弱，而在斷開03支路以后，直流接地信號并未消失;⑵使用直流接地巡檢儀對所有的支路進行檢測，發現#1直流系統配電屏二次防雷器的絕緣水平較低;⑶當斷開#1直流系統配電屏二次防雷器空開時，直流接地信號消失，電壓回歸到正常水平。

結語

綜上所述，直流系統的安全穩定運行是變電站能夠可靠運行的重要條件之一。雖然目前無法完全避免直流系統接地故障的發生，但是加強對設備的巡視和維護能夠盡量減少接地故障的發生。當直流系統出現接地故障的時候，工作人員要引起重視，盡快查找定位故障點，并采取相應措施解決，消除直流接地故障對變電站和電力線路的影響，從而保障變電站的安全穩定運行，為用戶的用電提供可靠保障。

參考文獻

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[2]隋新世，紀旭東.變電站內直流系統接地的分析與處理[J].農村電工，2019，27（07）：45-46.