變電站直流系統接地故障查找

謝培鑫

廣東電網有限責任公司潮州供電局 廣東 潮州 521000

引言

直流系統指的是大中型變電站中的一些保護裝置，如繼電保護器，它還指代一些控制單元以及提供信號的裝置，還充當意外發生時的一種應急照明裝置。這種系統的特點是布局的范圍廣，所工作的環境比較復雜，易于受外部因素干擾。接地和短路故障是直流系統發生故障的類型中比較常見的兩個。短路故障可以根據一些故障信息，快速判斷故障位置，但接地故障由于其故障類型復雜，以及工作環境惡劣，很難快速判斷故障位置。

1 變電站直流系統接地故障的研究現狀

1.1 直流系統接地故障的概念

直流電源是具有極性的電源，即有電源的正極和負極。直流電源的“地”不是實際的接地，只是中性點的概念。如果直流電源系統正極或負極與接地之間的絕緣電阻降低到某一設定值，我們稱該直流系統為正極接地故障。如果將這種接地故障進行分類的話，大概可以分為兩類：①單點發生接地。單點也就是直流系統某個點由于發生故障與大地相連，注意這里說的是一個點與地相連，也就是因為就一點，所以也不會對系統產生多大的影響。但也不可忽視單點接地的影響，為了防止它們成為兩個連接點與地相連，必須及早檢測和解決故障點。②具有兩個或多個端點與大地相連。這里說得多點就是指系統中多個點同時發生了故障，因此這種接地故障的影響是比較大的，這種影響通常不是指這個線路發生故障而是指由于該接地故障的產生對系統其他設備產生干擾使得其無法正常工作，這種故障設備多了就回會導致整個直流系統發生故障，進而使變電站沒法正常運行，再嚴重可能會導致整個系統故障，因此這種故障必須盡早解決。

1.2 變電站發生接地故障的原因

由于直流系統長時間工作在比較惡劣的環境，所以很容易受到環境的影響，會導致輸電線發生絕緣破壞以及其他方面的問題，還有就是這直流電力系統分布的范圍比較廣泛，一旦發生故障也很難及時進行查找。由于接地故障的產生對系統其他設備產生干擾使得其無法正常工作，這種故障設備多了就回會導致整個直流系統發生故障，進而使變電站沒法正常運行。通常來說，變電站發生接地故障的原因有很多，但主要以下幾點對變電站影響是比較大的：①二次回路和系統部件的磨損，使系統的部件發熱并引起設備的燒傷；②未連接和組裝二次電路和設備或者說連接失敗發生錯誤，例如源與源之間的安全距離太??；設備和系統的運行方式不符合標準規定。③小動物可以進入貼紙的配電箱，到達配電箱內部，在這過程中會對配電箱內部的線路和小零件等產生破壞，使得某些不該連接的線路或小零件由于小動物而發生錯誤連接，這些都會導致接地故障的發生。

1.3 接地故障會對變電站產生的危害

直流系統本身是否能可靠運行，對變電站輔助系統的穩定性也是非常重要，輔助直流系統是變電站系統的其中一個分支。在設備正常運行時，經常會因各種原因比如由于工作人員不正確地使用分離系統而導致輔助動力單元的操作出現問題或者外在的一些因素產生的干擾，這些會產生各種問題，也就是通常說的系統故障，雖然這些故障是對電路有直接的負面影響，但決定變電站其工作與否的卻是電路，電路進而決定了變電站和電力公司的發展。這種故障通常最嚴重的是接地故障，接地故障則可分成單點和多點接地。當單點接地意味著系統某個線路直接接地，這時線路中的干擾不一定會對系統產生影響。但是，如果兩個點或者多個點接地，則可能會導致嚴重的電氣事故。這種事故通常不是指這個線路發生故障而是指由于該接地故障的產生對系統其他設備產生干擾使得其無法正常工作，這種故障設備多了就回會導致整個直流系統發生故障，進而使變電站沒法正常運行。

2 變電站對接地故障時的一些查找方法

2.1 使用“拉路法”查找接地故障點

談到“拉路法”大家可能都不知道什么意思，這種方法就是用來檢測接地故障的，其含義簡單點來說，就是當發生接地故障時，按照系統的順序一次將線路斷開，并觀察系統的接地現象是否還存在，如果說消失，就是剛斷開的系統線路處發生了故障，如果現象仍存在，說明斷開的線路不是故障接地點，需要繼續按順序斷開[1]。對這些電路故障接地點的搜索通常從安全信號電路和光電路開始。當確定這兩個電路沒有發生故障才進行下一電路的排查工作。下一電路指的是操作系統電路和一些保護控制電路。由于發電廠的一些電路設計得也十分復雜，線路連接過于緊密，當這些點發生故障進行查找時是十分困難的。此外，由于該方法也很容易受到外界因素的干擾，所以可想而知檢測的準確性也會受到影響，簡單點說就是與操作人員本身也有很大關系，如果是經驗豐富水平比較高的人員使用該方法就會比較實用，因此，解決問題的效率和精度必須與其他有效手段同時結合。

2.2 使用“在線檢測法 ”查找接地故障點

“在線檢測法”顧名思義是在線對設備進行故障檢測，這種檢測方法通常是借用微機式直流電源，這種檢測方法可以對整個直流輸電線路系統進行監測，這種監測方法主要是監測輸電線路系統是否發生接地，它還可以接地的線路極性進行判斷[2]。在支持設備的單元中，有一個低頻發生器，可產生直流和接地頻率之間的最大電壓。如果高壓發電機出現故障，電流信號會通過電流互感器到達相關監測設備，設備在根據信號來進行計算，就可以判斷故障點發生的位置。與“拉路法”相比，“在線檢測法”不需要按照系統順序依次斷開線路，這種方法可以不需斷開線路在線檢測錯誤信號，從而減少搜索和處理所需的時間，但是在線測試的技術參數不夠好，這也使得沒法及時對故障點的信號進行響應，從而錯過故障整理的最佳時間，這也極大限制了該方法在直流輸電線路系統故障檢測中的應用，因此提高該方法的響應能力是目前急需做的。

2.3 使用“自動隔離定位法”查找接地故障點

“自動隔離定位法”從名字分析就是需要隔離進而定位判斷出故障點的位置，從專業角度分析該方法的含義就是指在相同條件下將一個線性系統的線路與正常運行的系統線路進行對比，通過比較設備的運行情況以及接地點的轉移，來找出接地故障發生的位置。這種方法與“拉路法”相比，該方法也不需要直流輸電線路依次斷電，也就是在接地故障的搜索過程中，系統都可以正運行供電，這種方法特別適合流經變電站直流系統的輔助系統多個接地點發生故障。在直流系統的多個輸電線路發生接地故障，可以考慮采用“自動隔離定位法”。該方法雖然可以不斷電對多個點進行故障排除，但是這種方法使用起來比較復雜，需要很高的技術水平，對工作人員的要求較高。“自動隔離定位法”更適合同時搜索多個聯軸器，但缺點是控制復雜。因此，為了提高故障的搜索效率，減少對系統路線的影響，可以考慮多種方法混合使用而不局限于某一種方法。

2.4 使用新型查找方法來查找接地故障點

除了上面所說的三種對變電站直流輸電線路進行故障點查找的方法外，還有一種比較新的方法。這種新型方法是借助一種所謂的新定位技術來對故障點進行定位，這種定位技術的原理是利用直流接地故障定位儀裝置。這種定位儀裝置由兩個單元組成：一個用于監控信號機制的直流線路[3]；另一個接收器是一個檢測器，用于采集或連接分支（電流鉗）。如果直流輸電線路系統出現重復錯誤，信號發生器會發出一個頻率非常低的信號，電流鉗就會將這個低頻信號檢測接收到，進而可以快速判斷接地故障發生的位置。具體使用：在現場測試中，首先可以通過設備識別接地的極性，如果檢測的是正極，就可以在直流系統的正極與大地之間安裝信號發生器，反之，如果檢測的是負極，就可在變電站直流輸電系統的負極和大地之間安裝信號發生器。一旦安裝了信號發生器，就可以將所有電線上的電壓轉換為直流，以便找到故障連接點。信號探測的強度與接地的電阻是一種反比例關系，也就是電阻越低，夾具接收的測量信號越強。

3 當發生接地故障時的一些處理原則及措施

3.1 發生接地故障時的處理原則

協助電廠直流系統進行故障處理時應遵循以下原則：對參與故障查找和管理的人員采取保護措施，以防止因線路故障對工作人員產生人身危害。對于變電站的二次回路部分人員無法操作，因為這塊的危險性十分高，應禁止工作人員靠近。當發生故障造成系統相關設備無法正常工作，需要對故障點進行查找時，至少兩人及以上人數對系統外工作的系統故障管理和相關故障排除，確保故障排除過程中不發生二次故障，也就是防止系統故障的再次發生，也要防止故障變得更加嚴重的情況[4]。有工作人員在場尋找故障和處理事故時，不僅需要對工作人員進行全面的防護措施，也要對設備進行一些保護措施，以防止操作中的故障導致處理過程中工作人員受傷。注意錯誤的順序和評估的類型，錯誤和類型的評估首先檢查直流測量設備的功能、錯誤信息的可靠性，以及卸載監控設備，攔截直流中的錯誤信息。此外，還應在尋找干擾之前確保信號源的安全。

3.2 防止外力對直流系統產生接地故障的措施

如果直流系統發生接地故障，將嚴重影響電力系統的安全、穩定和正常運行，甚至在設備運行過程中斷路器會誤動、拒動或熔斷，擴大事故范圍。因此，工作人員要基于多年直流系統的專業經驗，分析了直流接地系統的分類、原因和危害，探討了直流接地故障的檢測和排除方法。為了減少系統故障造成的損失，直流系統經常受到外界自然因素如氣候的影響。因此，在日常運行維護中，應采取科學合理的措施，防止接地故障的發生，避免接地故障的發生穩定運行，輔助開關、停電裝置等二次設備可充分利用；施工工藝標準化對室外電纜進行加固和絕緣試驗；及時采取相應措施，避免直流系統接地事故；還要確保接線盒、斷路器盒、隔離開關盒等機構密封良好。避免雨霧天氣、設施浸水或工人疏忽，確保直流系統的安全穩定。

4 結束語

接地故障發生在系統中，會導致系統保護單元、控制和信號裝置失靈或者發生誤動。這種故障不僅會損壞設備，還會影響整個系統的安全運行。這意味著管理工作人員必須不斷提高他們的專業知識，并將直接系統的安全運行作為優先事項，以確?；芈氛＿\行，這也是保證變電站正常運行的基礎。此外，能源供應系統的平穩運行是能源企業進步的前提，也是向社會供應能源的基礎。因此，必須智能有效地維護直流系統，采取合理方式及時解決故障。