500kV变电站直流系统接地故障的分析和处理

500kV变电站直流系统接地故障的分析和处理

邓杰

（南方电网超高压输电公司广州局）

摘要：直流系统应用于各类变电站及电厂，是给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。直流系统是一个独立的电源，它不受发电机、站用电及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源—蓄电池继续提供直流电源的重要设备。因此，作为多支路变电站供电系统，直流系统比较复杂。本文将具体分析500kV变电站直流系统经常出现的故障问题以及处理方法，并科学地提出了一些有关如何有效防范直流接地故障发生的防范措施。

关键字：500kV变电站；直流系统接地；故障分析

1引言

作为变电站的电源系统的组成部分，直流系统在变电站的正常运行工作中占据着十分重要的地位。直流系统将电源提供给一些相对重要的站用负荷、自动装置、继电保护、远动通讯装置、控制系统、信号系统、UPS等，同时为事故照明提供应急电源。确保变电站安全运行的决定性条件之一是直流系统持续稳定运行，特别是继电保护及自动装置直流电源直接决定了系统发生故障时保护能否可靠正确动作。

2直流系统接地的危害

就变电站的直流系统而言，一般情况下直流系统接地的方式有两种：直流系统一点接地和直流系统多点接地。不言而喻，直流正极和负极在直流系统中对地都应是绝缘的，但因为各种情况，当其中一极发生接地时，由于接地电流的通路并未形成，此时不会导致保护装置误动作或断路器拒动。但是一级长期接地的情况下，假使在同一地点发生另一极接地就会使接地电流回路形成，这样便会直接导致直流短路；假使在同一级不同地点引发接地的话，就有可能使控制回路、继电保护或信号装置等误动作。直流正极接地会造成继电保护误动作，其原因是跳闸线圈一般情况下均接负极，如果线圈的回路绝缘性降低或是再次产生接地的情况就会使继电保护引发误动作。同样的道理，对直流系统而言，不论是正极接地或是负极接地，两者并没有什么不同，这意味着在回路之中只要再有一点接地，这种情况就可能使继电保护的拒动作被引发，从而扩大事故范围。两极若是同时接地，就表示了直流系统的两点接地，这就会导致合闸回路短路或跳闸等情况，这不但能熔断熔断器，而且可能烧坏继电器的接点。工作人员通过对直流系统接地危害的了解，需要定期巡视和检查直流系统，直流系统接地的情况一旦发生，应该立即消除，愈早发现愈早处理，确保变电站内直流供电设备正常运行。

3变电站直流系统接地的故障类型

直流接地故障是直流系统中最经常见到的也是具有最大危害的故障，是很多变电站的一个难以解决的难题。在变电站异常缺陷中，有关直流系统的接地故障占较大的比重。直流系统发生在一点接地时，没有引发短路电流的产生，则可以继续工作运行，而直流系统安装的绝缘监视装置会发出报警信号。这时如果另一点发生接地，就可能导致熔断器发生熔断，使直流电源两点接地短路，或丢失设备的操作电源，断开快分电源的开关以及缺失保护及自动装置控制回路的电源，使电力系统产生严重故障。

3.1直流正极两点接地

直流正极两点接地可能产生继电保护、信号装置、自动装置及断路器等误动作。闸线圈的跳与合的控制、继电器线圈励磁、失磁的回路时常和直流的正极电源相互连接，如图1为直流正极两点接地示意图。

图1直流正极两点接地示意图

在接点的两侧若均引发直流接地则会导致接点短接，从而使后面的继电器失去启动控制条件而励磁，增大引起误动作的可能性。由此可得，两点的接地可能会引发误报信号、误合闸等问题。

3.2直流负极两点接地

二次回路十分复杂，其中若同极的两点接地，还可能导致某些继电器发生短接，线路故障时不能动作出口跳闸，否则会发生越级跳闸，使事故范围扩大。继电器线圈及跳、合闸线圈大多与直流的负极电源接通，如图2所示为直流负极两点接地示意图。

图2直流负极两点接地示意图

直流负极线圈在两侧同一时间接地时，线圈由于接地点的短接而不能动作，同时直流回路短路电流可能会引发电源的保险发生熔断，缺失保护及操作电源等问题，并且可能烧坏继电器和其接点。同理，刀闸和两点的接地开关也有合不上的可能。

4直流系统接地故障的排查方法及步骤

4.1故障排除方法

直流系统接地的原因与情况是复杂多样的，很难直接地判断接地故障处。因此，必须尽可能的根据现场运行的实际情况将查找的范围缩小，准确地定位故障点。排查直流系统接地故障有以下原则:一严禁扩大故障。在排查故障的过程中，要禁止二次回路有人工作，预防另一点的直流或接地短路。二缩小故障的查找范围。在进行查找接地点范围时，优先考虑室外因素，其次再对室内因素进行考虑。在运用拉回路的方法对回路进行检查时，优先拉次要回路，再拉重要回路，操作前需向相应设备调管的调度申请报备。

4.2故障排查步骤

一般采取以下步骤进行故障排查:一分析现场运行情况。排查故障时首先要考虑设备在接地故障时的运行环境。若发生故障的天气是阴雨天，则要考虑设备与户外阴雨天气导致受潮而引发的故障是否有关。二进行查看绝缘监察装置的报警信号。依据报警信号来对现场情况进行分析。在排查接地故障时首要考虑故障设备的运行环境。若故障发生在阴雨天气，则要考虑是否是因为受潮导致户外装置的绝缘降低而引发故障。三在瞬时停电时查找接地点。若使用了以上的两种方法都无法准确找到接地点，则要运用瞬时停电这种方法。首先停掉无关继电保护和对电网跳闸并不产生影响的设备，其次再停掉继电保护设备。再根据现场的经验，根据以下顺序进行：停役的电源、试验的电源、备用的电源、事故照明的电源、继电保护信号的电源、中央信号的电源、继电保护设备的电源。

5变电站直流系统接地隐患的防范

然而，在了解接地查找方法后，如何预防变电站直流系统的接地隐患是接下来重要工作。即需要做好日常设备密封维护和防潮检查工作，一旦发现有异常，要马上启动流程对隐患部位进行分析和消除。而在雾雪、阴雨等天气时，工作人员要增加室外设备的检查频次，仔细重点的排查易发生接地的地方，直流系统室外线缆绝缘处一旦发现进水或受潮，就可能导致绝缘性下降，则需要尽快进行防潮密封处理。如果变电站有施工工作，特别是涉及到直流系统回路的工作，则必须要求工作人员对仪器仪表提出一定的要求，工作过程中严禁误碰无关运行设备，防止发生直流系统接地问题。按照设备运行年限周期，要及时替换直流系统中的元器件、馈线等，防止因老化而导致接地。对于蓄电池而言预防接地要运用防潮、通风等方式，最好在初设阶段就严格把控设计以及施工质量等关键点，为后期设备健康运维打下良好基础。

运行人员要加强变电站直流系统运维水平，改进其中的薄弱环节，从而大幅减少直流故障。对户外操作箱、端子箱和电子锁等设备要做好防霉防潮处理工作，确保户外设备的密封性良好，同时清洁设备工作也十分重要。例如加热器、除湿盒等放置于室外设备操作箱和端子箱中时，将具备自动投入方式的除湿设备设置为自动状态，根据季节与气候的变化及时地投退无自动投入方式的设备，从而确保箱体内部的干燥。

另外，需注意变电站汛期电缆沟的排水情况，确保电缆沟无积水、环境较干燥。沿海变电站，室外设备及端子箱的除潮尤为重要。除此之外，在雨水季节电缆沟容易因为泥沙的堆积而发生排水通道堵塞的问题，因此要特别注重汛期室外设备及排水沟的防汛特巡工作。

6结束语

直流系统是500kV变电站站用电源的重要组成部分，因此掌握正确的直流接地故障排查方法对防止接地有着重要意义，如今大多人均依靠实践和经验来找寻直流接地故障点，我们必须熟练掌握直流系统回路运行和维护方法，并不断完善总结快速处理和查找直流接地故障的经验方法，同时保障了设备、变电站乃至电网的安全稳定运行。

参考文献

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