浅谈变电站直流接地故障及处理措施

浅谈变电站直流接地故障及处理措施

李默

（国网吉林省电力公司培训中心）

摘要：在变电站中，直流系统作为工作电源，可为各种控制、自动装置、继电保护、信号等提供可靠的直流电源，为操作回路提供可靠的操作电源，直流系统的稳定运行对变电站的安全运行起着非常重要的作用。因此，及时排查直流系统的故障产生原因，做好故障预防工作以及故障处理工作十分重要，是保证电力系统安全运行的关键。

关键词：变电站；直流接地；故障；处理措施

一、变电站的直流系统概述

变电站直流系统主要由蓄电池组、充电机、直流主屏、馈线屏、母线电压与绝缘监视装置及微机直流监控装置等组成，为保护、自动装置、测控装置、操作回路、事故照明等装置提供工作电源，其可靠性直接影响变电站的安全稳定运行。

直流系统是变电站一个重要的组成部分，主要是由蓄电池、充电机、直流馈线柜等组成。它的主要作用是：①在正常状态下为继电保护及自动装置、断路器跳合闸、通信等提供电源；②在交流电故障状态下，由蓄电池组对继电保护及自动装置、断路器跳合闸、通信、事故照明等提供电源。变电站一经投运，直流系统将不会进行停电检修，当直流系统发生故障时，将在带电的情况下进行查找和处理，加大了难度和风险，因此准确的分析故障和正确的查找方法将会大大提高安全系数。

二、变电站直流系统接地故障分析

2.1直流系统接地故障类型和特点

当直流系统发生多点高阻接地故障时，直流系统的总绝缘电阻会逐步降低，多点接地时，电阻低于整定值，则会发出接地告警。当施工不小心或者图纸设计不合理，或者有关设备经过多次改造，导致某一个设备被多个电源点引来负电源或者正电源，这样就会产生了多分支接地。有源接地是指通过一端是接地的交流常压交流电源或电压互感器引起的接地。直流系统正极或负极通过电阻单点接地。就表现为无源电阻性接地。通过直流拉路查找可以处理这种在运行中的直流接地故障绝大多数情况出现的接地方式。多分支接地通过拉闸几乎不可能找出接地支路，这种情况比多点接地更麻烦。发生有源接地故障时，功率很大，应特别关注对保护系统影响，是最严重的故障现象。由于故障发生时电压较高，保护和控制设备常常会被烧损。发生此类直流系统引起的接地故障情况后应立即进行查找。

2.2变电站出现直流接地故障的原因

变电站直流系统分布范围广，电缆多且长，很容易受到人为、天气、外部等众多因素的影响，导致某些元件绝缘降低甚至损毁，进而导致直流系统接地。引发直流系统出现接地故障的原因归主要包括以下几点：①气候条件。户外二次回路设备在大雨、潮湿、重污等恶劣气候中运行，户外设备或端子绝缘严重下降，易诱发直流接地。②材料问题。部分二次设备绝缘材料不达标容易出现绝缘问题，或者投入运行时间长了，年久失修产生绝缘老化问题，这些都极易引发接地现象。③设计施工。电气设备及二次回路由于设计、安装、维护、运行不合理，造成直流回路中出现裸线、电缆线头松动脱落等，引起接地。④日常维护。灰尘沉淀、潮湿时，如果某些接线端子有灰尘，在空气湿度较大的情况下，绝缘性会降低；小金属片掉落在元件上或小动物进入直流带电设备都有可能会造成直流接地。

2.3直流系统接地的危害

变电站直流系统正极接地可能会造成保护误动，而负极接地则可能造成保护拒动或继电器被烧坏。直流系统在发生一点接地的情况下虽可继续运行，但必须及时处理。不然的话，倘若发生另一点接地，则可能引起接地短路，造成保护自动装置、控制回路、开关等设备的误动或拒动，严重时造成保险熔断，使得整个保护自动装置、控制回路、开关等设备失去电源，开关误跳闸或拒动，进而导致设备损坏、事故范围扩大，威胁电网的安全稳定运行。因此，直流接地现象出现后，必须及时消除接地故障，确保变电站直流系统安全稳定地运行。

三、变电站直流系统接地故障的处理措施

3.1利用瞬停法查找故障

如果用瞬停法查找故障，对于直流母线上操作、保护、信号回路较重要的馈电分路，容易造成查找过程中相关设备与线路失去保护电源。可以将故障所在的母线进行有序的移动与切换，在检测重要分路接地故障时，在另一母线上监视“直流母线接地”信号是否消失，查出接地点在哪一个分路。

3.2利用拉路法进行判断

对于未安装多路绝缘监测装置的直流系统，当出现接地故障后，可通过“拉路”来确定故障接地点。拉路法是指逐一、分别断开直流系统中各直流回路开关来确定故障接地点的方法。当断开某一直流开关时，若故障消失，说明故障在该直流馈线回路中，继续运用拉路法往下查找，则可进一步确定故障点在哪一支路当中。具体的查找原则可以归结为：先户外设备，后室内设备；先信号、照明回路，后控制、操作回路；先查找有明显缺陷的回路，后查找正常运行的回路；先查找新投运或备用设备，后查找运行设备。在断开运行的直流回路空开后，应立即检查告警信号情况，断开时间不得超过3秒，不论直流回路是否接地均应合上。若断开的直流回路为保护、自动装置的电源回路，则有可能使保护、自动装置因失电而误动，所以在断开该类设备的直流电源前应当采取必要的安全措施，如断开电源前向调度员申请退出保护、自动装置等。若用“拉路法”不能找出接地点，可能是出现了下面几种情况：接地点可能在直流母线、充电机或蓄电池组上；直流系统采用并联或环路供电方式，而在拉路之前没有解列或断开环路；直流系统存在多点接地的可能；直流回路互窜接地或有寄生回路。

案例分析：2013年某变电站发生直流接地，直流正对地+232V、负对地0V，维护人员按照常规“拉路法”进一步确定接地支路缩小故障范围，拉路顺序为故障录波、测控、母线电压测控及切换并列。当对母线电压测控及切换并列装置进行拉路时，一条电源线的上级电网线路发生短时接地，造成本站该电源线距离保护动作。

3.3直流接地选线装置监测方法

为了能快速找到故障位置，可以采取对地绝缘情况进行在线监测。直流接地选线装置的优点是进经由在线监测，能及时的发现故障并且确定其位置。缺点是该设备只可以监视直流回路接地回路或其分支，但无法定位到特定的位置。在技术方面，它的监测点装配数目是有限定的，因此要将故障缩小到一个特别小的范围其实不是能轻易做到的。何况该设备必须施工安装，对原有的体系改造是非常不方便的。同时这样的设备也大多数存在着检测精度不高，分布电容干扰阻力差，和会产生误报等许多问题。如果我们可以有一个没有限制、检测精度高，准确的对直流接地选线装置作出选择，应该是更好的选择。

3.4对非金属性接地或者非持续性接地的检查

非金属性接地或者非持续性接地是直流接地故障中非常难查找的一种情况。这类故障出现频繁、持续时间短且装置难以监测，运维人员必须密切监视并记录告警信号出现时的异常状况，通过记录下来的异常信号来分析整个直流回路图。因此，对于该类故障的查找，最好由有丰富经验的运维人员主持，其他人员从旁协作。

结语

在变电站运行的过程中，直流系统接地故障难以完全避免，只能采取措施尽力减少它的发生。发生故障时，使用最新的技术和设备尽快找到消除故障对变电站的影响，确保变电站直流系统的正常运行。此外，在日常操作过程当中，值班人员操作时应加强直流系统的检查和保护，定时检测直流系统绝缘能力，保障直流系统安全稳定运行。

参考文献

[1]叶国钢.变电站直流系统异常分析及应对措施研究[D].浙江大学，2011.

[2]容晓松，陈磊.变电站直流系统的优化[J].硅谷，2011（15）.

作者简介

李默；出生年月：1980.10.6;性别：女;民族：汉;籍贯：吉林省永吉县;职称：工程师;单位：国网吉林省电力公司培训中心。