變電站站用直流系統接地故障的分析及對策

楊波 徐軍 袁仁彪 陳秋鵬 劉長發 吳朝奎

摘要：直流系統的可靠性是確保變電站安全運行的決定性條件之一。作為電力體系中的關鍵組成部分，直流電源為關鍵的常規負荷、繼電保護和遠動通訊裝置等提供不間斷的電源，一旦出現直流接地問題，就可能會導致嚴重的損失。在這種狀況下一定要盡快查找到接地點，并及時消除故障。

關鍵詞：變電站直流系統;接地故障;對策

1直流接地故障發生的因素

1.1檢修因素

在二次設備檢修作業過程中，常常會發生檢修人員的人為原因導致直流系統接地或短路故障，如工器具未做絕緣處理或絕緣性能差、二次回路接線頭裸露、二次控制電纜絕緣損傷等。唯有作業人員嚴格執行安規、兩票，嚴格依照電力企業的規章制度作業，方能把直流系統分人為故障隱患消除。

1.2設計與基建因素

因為原理或施工設計錯誤而造成寄生回路、交直流系統串接，交直流電源共纜，電力設備廠家或施工調試單位工作疏忽導致接線錯誤等。這種問題的存在比較隱蔽，通常不易發現，但其危害性相對較大，要在驗收，定檢維護環節認真仔細對待。

1.3設備原因

因為運行設備本身質量問題，例如直流絕緣監測裝置的平衡電阻值配置太低造成的接地;或者當并列運行兩套直流電源時，因為沒有退出其中一套裝置的接地報警裝置，造成兩點接地;還有設備傳動過程中的機械振動，擠壓、設備質量差等造成芯線絕緣降低也會引發接地故障。這種故障在改變設備運行狀況后、設備投運時與運行方式改變時會突然瞬時發生而后消失。這種缺陷發生概率低，而且發比較困難、應停電加以排除。

1.4自然原因

設備運行過程直流回路經常受到自然原因影響，如變電站運行相對長時間后，電纜絕緣降低老化，各類端子箱、機構箱等密封性降低，內部接點生銹損壞，這些都會造成直流接地;還有如雨天或霧天等潮濕天氣常常會造成室外的直流系統絕緣降低引起直流接地;小動物爬入帶電回路也可能導致直流接地短路故障。這種故障通常在設備運行中突然發生，具有隨機性。

2變電站直流系統接地故障的主要查找方式

一般情況下，變電站使用直流電源多半是為了滿足繼電保護裝置、測控裝置以及其他的輔助系統以及斷路器、刀閘控制的需要。因此，直流系統出現故障的情況多數為接地故障與短路故障、絕緣下降導致的系統正負極之間的電壓偏移。隨著科學技術發展，目前針對直流系統出現的故障，已經有交流竄入直流系統的查找方式，現場工作人員在接收到報警信息后，能夠根據相關信息盡快了解其故障情況，提出相應解決措施。直流系統接地故障則是由于設備的接地極性不同，致使保護裝置出現誤動或拒動等問題，導致電力系統直接越級跳閘，事故影響范圍也會擴大。故障出現后，與其相連的直流母線及所有支路均會出現對地電壓不平衡問題，現場工作人員因此難以判斷出現故障的具體地點。

隨著我國科學技術不斷進步，我國各級變電站已經開始廣泛應用微機直流絕緣在線監測裝置，以便更好監測直流系統運行情況。在其進行正常工作過程中，裝置會直接利用數字形式顯示母線電壓，并對正在運行過程中的直流系統的正負母線絕緣情況進行有效監測。一旦直流系統出現接地故障，該裝置會自動啟動報警系統，同時產生低頻信號，由直流系統的正負母線直接平衡的注入到直流系統中，利用直流支路上安裝的傳感器接收低頻信號。CPU可以對各個線路采集的相關信號電流進行詳細準確分析，從而判斷出故障線路以及接地電阻相關數值，以便于能夠自動選接地線，完成相關工作。工作人員能充分了解是否有異常情況出現，能夠有效查找接地故障。

檢修人員進行直流系統故障處理過程中，首先需要對信號回路、控制回路進行操作，然后對照明回路進行操作，先對室外進行操作，后對室內進行操作，這是在查找過程中需要遵循的原則與順序。在新建變電站，工作人員可以使用分路試停的方法，有效尋找接地回路。工作人員需要切斷各個專用直流回路空氣開關，并保證其切斷時間在3s內，以此為基礎來確認某一專用直流電路是否存在接地情況，之后便能夠進一步尋找接地位置。若工作人員將直流系統母線上所有存在的負荷切除之后，故障仍然沒有徹底消失，便需要工作人員在電源部分進一步進行檢查與研究，從而了解出現故障的位置。一般情況下，直流饋線屏、連接電纜和蓄電池組等共同組成直流電源。

運行中的變電站直流系統接地故障處理相對困難，通常采用故障定位法即借助直流接地查找儀定位故障支路的方法，這種方法是隨著直流接地查找儀的先進設備的出現而出現的一種方法，它不需要斷開直流回路的空氣開關就可以查找到接地支路進而找到接地故障點。這種方法安全可靠，減少設備停電時間、提高了電網的安全性和可靠性。但是有些復雜的接地故障很難帶電進行消除，必須申請設備停電才能進一步排查鎖定，因此也有一定的局限性。

在上述檢查操作完成之后，若仍然沒有能夠找出故障的具體地點，則應當考慮是否存在同級性兩點接地情況。若發現接地在直流系統的某一回路之中，則應當解決有環網的部分，之后再利用上述方式，直到找到直流系統出現接地故障的部分并將其徹底解決。為避免在工作人員查找故障過程中出現長時間停電問題，導致更大事故發生。一般情況下，變電站需要先使用一套容量較大的備用直流電源，為負荷提供足夠電量，之后再將已經出現故障的直流電源與外電路之間脫離，從而尋找到其中存在故障的部分。

3變電站直流系統解決接地故障的具體對策

雖然導致變電站直流系統出現接地故障的原因較多，但是維修人員可以從以下5個方面對其進行系統性研究與了解，以便更好應對普適狀態下的直流系統接地故障。

（1）檢查過程中，應當保證現場與設計竣工圖紙相關內容一致。每次項目改造過程中，都應當對其修改回路進行注釋，使其能夠更加完整的表現在圖紙上，保證各個回路之間描述的正確性。

（2）使用儀器儀表進行檢查過程中，應當對其直流屏內絕緣監察裝置的接地點進行有效拆除，利用高內阻電壓表對直流系統的母線對地電壓情況進行有效監視。

（3）進行線路設計與施工過程中，相關工作人員需要保證其設計回路具有可靠性，減少寄生回路的存在，以便于解決由寄生回路問題而導致的直流系統接地故障，尤其是環網，兩段直流經大電阻串接的情況。

（4）新設備或對舊設備進行改造驗收過程中，相關工作人員應當對其操作回路進行獨立實驗，同時對其測控回路信號回路進行單獨檢查，以便于各個工作回路能夠獨立工作并清晰完成相關工作內容，然后方可進行整組試驗，確保回路試驗完整正確。

（5）檢修過程中，其拆掉的線頭應該制定詳細的二次回路作業安全技術措施并在作業工作中認真執行，使其能夠詳細記錄整個作業過程，避免在恢復接線過程中出現遺留問題或誤接問題，導致接線錯誤，出現直流系統接地故障。

4結束語

隨著科學技術的進步與發展，變電站的電氣設備更新換代頻繁，綜合自動化程度不斷提高。綜合自動化變電站的建立以及直流絕緣監測技術的進步與發展，使直流系統故障分析判斷能力不斷提高。但是在處理較為復雜的變電站直流系統接地故障，仍然需要專業人士對故障情況進行有效定位。通過本文的介紹，能夠有效分析變電站直流系統接地故障出現的具體原因以及查找直流接地的方法，對較為普遍的變電站直流系統接地故障處置提出建議，使其具有普適性，能夠更好適用于更多常見直流接地故障。隨著相關專業檢修人員在現場檢修過程中不斷積累經驗，再加上運行人員對整個系統的維護能力不斷增強，變電站直流系統接地故障的分析水平與維修水平也應當不斷提升，將有助于整個直流系統能夠可靠的、平穩的運行。

參考文獻

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