变电站直流系统接地点的常见位置

变电站直流系统接地点的常见位置

李崇阳

陕西省地方电力（集团）有限公司宝鸡供电分公司 陕西省 宝鸡市 721000

摘要：变电站发生直流系统接地故障时，具体的接地故障点是难以查找的，很多人无从下手，给处理直流接地故障带来了一定的难度。虽然大部分变电站都安装了直流绝缘监察装置，这些装置都有一种直流选线功能，即能够根据直流绝缘电阻的大小，选择出是哪一路直流馈线接地，这样可以缩小故障范围。问题是，直流选线装置虽然选择出了直流接地的馈线，但还是不能确定直流接地故障点的具体位置，还需要变电运维人员或检修人员继续查找直流接地故障点的具体位置。笔者根据多年的运维工作经验，总结出了几个容易发生直流接地的故障点，来帮助电力同行在处理事故的同时，尽快找出故障点，保证变电设备的安全运行。

关键词：直流电源系统；绝缘监测；直流接地

引言

随着直流输电技术的发展，混合直流输电凭借其综合性优势逐渐引起学者的广泛关注，混合直流输电系统兼具电网换相换流器与模块化多电平换流器，二者优点，整流侧采用LCC具有损耗小、可靠性性高、技术成熟、投资成本低等优点；逆变侧采用MMC则能有效解决传统直流输电逆变侧换相失败与无法向弱电网、无源网络供电的问题。因此混合直流输电系统可适用于更加广阔的应用场景。

1导致直流系统接地故障的因素

（1）设备老化，农网部分变电站在运时间过长且没有改造，电缆绝缘性能降低或者受潮导致直流系统接地；户外端子箱密封性差，直流系统端子排接触不良导致直流系统接地。（2）外力因素，变电站都是无人值守，一些小动物啃咬电缆皮引起直流系统接地故障；密封不好的屏柜，雨雪天气可能会有雨水渗透，潮气腐蚀电缆，加快了接地故障的发生。（3）人为因素，运检人员在操作二次回路过程中，工具或者导线掉落搭接到直流电源，造成直流系统接地；施工中由于技术问题损坏端子排而没有及时更换，造成直流接地。

2直流接地故障点位置

（1）直流信号回路发生接地故障时，容易出现直流接地的地方在室外主变压器气体继电器的接线盒处。在变电运维工作中，虽然根据反措要求在气体继电器上加装了防雨罩，但是由于风吹日晒，这个防雨罩时间长了就会盖不严实。同时，运维人员在巡视中又不容易看到这个地方，下雨时，雨水容易进入气体继电器的接线盒内，造成雨水和导体连接，造成了直流系统接地故障。另一种情况，室外主变压器、断路器的温度计处容易发生直流接地故障。根据变压器的容量不同和制造厂家的不同，变压器温度计，一般安装1—3只，这些温度计都安装在变压器的器身上，下雨时，雨水容易流到温度计下部的接线端子上，使导线的金属部分与变压器的金属外壳接触，造成直流系统接地故障。断路器的压力表（密度计）处，也容易发生雨天进水，造成直流系统接地故障。（2）10kV合闸回路发生接地故障时，容易出现直流接地的地方在直流合闸接触器附近的导线上。现在，调度自动化系统中都安装了自动投切电容器的AVC装置，该装置每天要对电容器的断路器投切两次以上，一年就有近千次的操作，这样频繁地进行投切，往往会造成直流接触器的绝缘导线磨破绝缘层，导体与金属部分接触，形成直流系统接地故障。

3环网故障的查找方法

3.1直流接地法搭配直流接地查找仪

在实际工作中，较为常见的方法是使用直流接地法接入一个大电阻，在一段直流系统中模拟绝缘下降，然后使用直流系统接地查找装置在另一段直流系统查找绝缘下降的支路，即为环网故障支路。正常工作的大致流程为：（1）在一段直流系统的负极接入一个３０ｋΩ的电阻，模拟该段直流系统的负极绝缘下降，之后将直流系统接地查找仪连接至另一段直流系统。（2）用直流接地查找仪的钳表对可疑的支路进行检测，并记录有接地信号的支路。（3）对照图纸，查找有接地信号的支路上的接线情况，找出环网故障点。

3.2拉路法

根据负荷的重要程度，依次短时拉开直流屏所供直流负荷的各个回路，当切除至某一回路时环网故障小，则可说明故障就存在于该回路中。进一步对该回路的各个支路应用“拉路法”，逐步缩小可能的故障范围。此方法原理简单直接，但存在因误拉空开造成保护或测控装置失电的危险，在环网故障查找中使用相对较少。

3.3信号注入法

此方法的原理是将信号注入环路连接的两极直流母线，使馈线环路上出现较强的信号电流，再用探测钳分别对两段母线上的所有支路进行查找，只要所加的信号源电流流过有环路的支路且强度大于探测钳的灵敏度，则探测钳就可以发现环网故障馈线支路，之后再进行分级查找。此方法不需要对馈线支路停电，可以快速定位故障，适合直流馈线支路复杂、保护装置不宜停电的变电站应用。此方法较为依靠环网检测设备，在实际工作中使用不多。

3.4回路查找法

环网故障多为接线错误，故对可能出现环网的直流支路核对标识及图纸，逐一排查，找出引起两段直流系统环网的二次回路，拉开电源后，通过通路法和摇测绝缘便可找出环网点。此方法比较原始，且要求继保人员有较强的回路查找能力和经验，需要较长的时间对回路进行逐一排查，难度较大。

4保护分区策略

低压直流配电系统具有多个电压等级和多种设备类型，是多负载单元的系统，针对此特点，可以根据不同保护对象进行相应保护装置的配置，设计交流电源侧保护、直流网络保护、变换器保护和负载保护等四个保护区。交流电源侧保护区中发生故障，其换流器电压会明显波动，并引起直流网络电压值变化，在保护设计中侧重于直流网络运行与保护；直流网络保护是以直流母线、直流馈线为核心保护区域，可以对直流网络进行故障检测和快速隔离，快速检测并切除故障，减小故障影响范围，进而实现系统安全运行。

5直流干扰抑制方法

数值模拟结果与现场实测结果基本一致，基于CDEGS软件的数值模拟方法能够准确评估接地极对管道的干扰程度，本文将利用该方法对接地极对电磁阀的直流干扰影响开展抑制方法研究。为了减小管道电磁阀误动作的风险，需要降低直流干扰电压幅值，减小传导干扰在电磁阀线圈上产生的电压。在管道上增设绝缘接头是显著降低干扰电压幅值最有效的方法之一。管体电阻很小，整段金属管道接近于等电位，管道各处管地电位差在该处地电位最大值和最小值之间波动，通过绝缘接头将整段等电位的管道合理分成电气绝缘的几段，使得每段管道的地电位在范围更小的地电位之间波动，达到降低管道干扰电压的目的。

结束语

为了提高低压直流配电系统运行的安全性和稳定性，需要深入了解其结构和运行特征，掌握故障类型及机理，构建低压直流配电系统保护机制，降低系统故障率。

参考文献

[1]王赞,方乙君,梅念,王雄文,陈东,王伟,张照青.柔性直流换流站直流接地点选择探讨[J].高压电器,2018,54(12):212-217.

[2]张胜利,付文林.变电站直流系统接地故障分析与处理[J].农村电工,2018,26(12):39.

[3]陈庆涛,田宇,丁国成,吴兴旺,刘勇,吴伟丽.基于灵敏度分析的直流输电接地极优化选址方法研究[J].电力系统保护与控制,2018,46(21):125-130.

[4]刘鑫.直流接地极对电气化铁路的轨地跨步电压及牵引变影响研究[D].吉林大学,2018.

[5]李杰,胡斌,王文斌.±1100kV特高压直流接地极极环施工工序优化[J].安徽电力,2018,35(03):5-9.