變電站直流接地故障分析與對策

杜偉 彭雪華 劉孟 鄢學峰 馬文濤 彭敏池

摘要：實際上，變電站的直流系統，主要是由蓄電池、浮充電裝置并聯，直接提供給直流負荷的一種大規模的電力運行系統。在一般正常的情況下，直流系統內部主要電源的正極、負極的母線，對地面是直接絕緣的，一旦當電源的回路發生一丁點接地狀況時，通常情況下，并不會直接影響直流系統的穩定、正常、順利運行。反之一旦當電路回路發生兩點，或者是多點接地的時候，就會直接造成直流系統內諸多電源的正負極出現短路的現象，內部的電源開關與保護會出現誤動，或者是拒動的現象。除此之外，在某些特殊的情況下，一點接地也有可能會直接導致保護誤動作出現。

關鍵詞：變電站;直流接地故障;分析與對策

引言

直流電源接地分為室內接地和室外接地兩種。室內接地是由于設備老化或施工工藝不規范引起的直流電源接地故障;室外接地是由于雷雨等異常天氣，使得端子箱或機構箱受潮、積水，降低二次回路正負電源的絕緣性，導致直流電源接地。另外，施工人員、維修人員的誤操作，也會導致直流電源接地現象的出現。一般來說，設備老化、異常天氣是造成直流電源接地的主要原因，因此，及時找出直流電源接地故障點，或依據直流電源異常變化進行故障點預判，是目前電力系統亟待解決的問題。基于上述原因，本文提出一種基于遺傳算法的接地故障搜索模型，可以幫助維修人員、監測人員進行故障搜索。

1變電站直流系統接地故障原因

變電站直流系統由于長期運行中的各種因素而面臨著絕緣破壞等問題。直流系統接地故障有幾個原因，具體分析見下文。1）直流系統設備損壞。在長期運行過程中，如果直流系統中的二次回路和設備絕緣材料不符合相關使用標準且老化，或者在運行過程中存在壓力缺陷、繞組、磨損等，設備絕緣水平將降低。會導致元件發熱并導致燒傷。（2）環境因素的影響。由于系統設備長期處于戶外，受到風暴等惡劣環境的影響，經常受到濕度和灰塵的侵蝕，導致隔離裝置老化，降低了設備的隔離性能。3）操作錯誤或維護不足。包括二次回路和設備的連接和裝配不當，以及操作人員在標準和工藝控制中的錯誤導致電路接地，導致直流系統的交流電源連接不當，導致接地故障。4）小動物進入直流系統的端子盒，接觸箱內電纜，小金屬零件落到電路上，雙配置直流系統信號串聯可能導致直流系統接地故障。

2直流接地故障查找方法

當前，變電站直流系統接地故障確定的實際應用方法有牽引回路法、接地漏電流檢測法、直流在線絕緣監測裝置接地定位法和接地定位法下文討論了這四種方法的利弊。

2.1拉環

直流故障查找方法中，電路牽引法是最常用的方法。如果接地故障，斷開其中一個直流電源，如果接地故障消失，則連接位置位于此電路中。相反，故障點不在此電路中，并且不間斷電源立即恢復。遵循此方法，直到找到故障點。使用此方法必須得到監控和規劃中心的同意，并確保直流電源的斷電時間不要過長。如不大于3s，還應遵循信號電路、控制電路和最后保護電路的原則。實際上，這種方法只能在機箱或電路上找到故障點，而不能在故障點上找到故障點。此外，在較為復雜的直流系統中，極有可能出現非常規回路。目前，變電站設備不斷更新，自動化水平提高，電力需求增加，供電可靠性提高。如果直接切斷直流電源，可能會影響設備的穩定運行。同時，經過多次擴展和技術改造，站內二次回路極為復雜，極有可能導致寄生回路的產生，從而大大增加了尋找故障點的難度。

2.2使用在線檢測查找故障點

在線檢測方法是利用直流電源檢測裝置內的低頻電壓信號發生器，實時監測系統與地球的直流隔離情況，判斷地球因地球極性而出現故障的直流電源。如果低頻電流信號通過電流互感器傳輸到檢測設備，則電壓操作符根據檢測設備的檢測數據計算后確定接地故障點。使用在線檢測方法查找故障點時，操作員無需依次斷開直流電源，受現場工作環境的影響小于上述故障檢測方法，提高了故障檢測效率。但是直流電源檢測裝置受到在線檢測裝置技術和直流系統布線的影響，可能會受到誤報或誤報等條件的影響，從而降低了故障檢測點的精度。

3接地故障處理措施

變電站直流系統接地故障時，應按照上述故障檢測原則和方法盡快找出故障點，為保證直流系統的安全穩定運行，應采取以下有效措施。

1）確定故障點后，操作人員應嚴格遵守有關電氣設備的操作和維護規則，盡快拆卸直流系統的端子和開關，盡快消除故障點。維修過程中，操作人員應仔細填寫機電保護二次回路安全措施卡，詳細記錄整個拆卸過程，避免電纜修復過程中遺留問題和連接錯誤，這可能導致直流系統接地故障并影響系統請注意，操作過程中必須有兩個以上的運算符。（2）變電站直流系統接地報警嚴重時，通常有幾個接地點，此時應使用檢測裝置區分不同程度的故障電路，并按接地故障的嚴重程度和嚴重程度進行處理。（3）對于一部分不能夠停電的直流負荷設備，一定要提前利用備用的直流電源對其運行過程進行供電，這樣一來，便能夠進一步的保證在拉路的過程中，這個回路直流電源能夠持續不間斷的供電。（4）如若說直流母線中，所有的負荷在切除之后，相應的直流接地故障依然存在沒有消失，那么就說明了此次接地故障，是發生在直流電源這部分的，也就是：直流屏、蓄電池組、連結電纜等等。為了能夠從一定程度上盡可能的避免在實際查找故障的過程中，對負荷造成長時間的停電現象，導致更大、更嚴重的安全事故發生。通常情況下，需要先使用一整套由足夠容量的備用主流電源，比如說：備用的充電裝置，來給負荷進行供電，隨后將有接地故障的直流電源與外電路直接脫離，以此來更加方便查找直流接地的具體故障。（5）變電運維人員在日常巡視過程中，應加強對二次接線盒、開關端子箱的防潮防滲檢查，定期開展清掃工作，保證溫控器的正常使用。（6）在變電站大修、技改項目工作現場，及時更換絕緣程度降低的二次電纜、二次線及絕緣低劣端子板等二次設備，并及時清掃工作現場，確保現場無金屬器件遺留。7）在展開查找接地故障的工作之前，需要盡可能的充分了解內部的具體情況，比如說：直流系統的運行有沒有什么異常的問題，回路是否還在繼續正常、順利的工作，外界的天氣狀況等等。在具體展開查找直流接地故障的時候，可以按照先信號燈、后照明的具體操作，先室外、后室內為主要的原則。當切斷這些具體的、專用的直流回路的時候，切斷的時間要控制在3秒之內，無論是回路接地是否能夠全面的接合上。如果說直流出現失電的現象，就會從一定程度上引起保護，以及自動裝置出現誤動的狀況，所以從這個角度來說，在切斷之前，一定要采取一些必要的安全措施。如果在查找直流接地故障的過程中，發現某一個專用的直流回路，發生接地的現象，那么就需要第一時間找出直流回路的接地點，將其盡快的消除。

結束語

變電站直流系統環境復雜多樣，使得直流系統接地故障點的定位在一定程度上更加困難。為盡快準確定位直流系統接地故障點，操作人員應對直流系統接地故障原因進行綜合分析，結合接地故障處理原理，合理利用接地故障點查找方法在確定接地故障點后，及時采取一切有效措施，消除和防止接地故障的危險，保證接地故障的穩定運行。

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