变电站直流系统接地故障分析及处理措施

变电站直流系统接地故障分析及处理措施

摘要：在变电站运行中， 直流系统是非常重要的 供电系统，但是由于直流系统分布广泛且工作环境复杂，容易受到外界因素影响而引发各种故障，其中 接地故障是最常见的故障之一。变电站直流系统如果发生接地故障，不仅会降低设备的使用寿命，还会影响电力系统的安全运行。因此，对变电站直流系统接地故障的原因和故障查找原则进行阐述，分析了故障点的查找方法，并结合变电运行经验，总结出几点有效的故障处理措施，确保变电站直流系统安全可靠地运行。

关键词：变电站；直流系统；故障原因

引言

在云南电网系统内直流系统接地故障统计，占比高于直流系统故障数量的90%以上，每年的夏季雷雨时节，是直流系统接地故障的高发期，必须给予高度重视。如果变电站出现直流系统接地故障，再出现站外输配电系统问题，则会对整个电网的运行造成极大风险。因此，要想保证电网的稳定性和安全性，必须提高直流系统运行的可靠性，做好直流系统接地故障的排除和防范工作，这是确保直流系统稳定运行的重要条件。

1直流系统接地的危害

在直流接地故障中，如果出现一点接地，对二次回路不会立即造成事故，但是如果发展成两点接地，将会造成严重后果。直流一点接地又分为正极和负极接地。直流系统发生正接地时，可能会引起保护误动作。通常情况下，跳闸线圈主要在电源负极的位置接触，若出现正接地情况，跳闸线圈会被接通出现误动情况。若出现负接地状态，跳闸线圈会被短接，造成事故范围扩大。若正负极出现短路接地故障，将会烧损电源保险和电气触点，导致保护及自动装置、控制回路失去电源。所以直流一点接地即为异常状态，必须及时处理，严防造成两点接地。

2故障原因分析

阴雨天空气湿度大，引起电缆绝缘性能下降，同时端子排、机构箱因内外温差较大，潮湿的空气在箱体内壁及接线端子排上形成积露，造成带电端子与接地体导电短接发生接地；此外端子箱、机构箱中二次回路存在污秽，箱门密封条脱落导致密封不严从而造成进水等均为直流系统接地的重要因素。其次，绝缘性能监测手段单一，直流系统本身配置有绝缘监测装置，能对直流系统的对地绝缘状况进行检测，但设备绝缘水平受环境因素的影响较大，在干燥环境下对于绝缘性能较差的电缆等设备，只要不与接地导体直接连接是不会造成接地的，但在潮湿环境下就可能出现绝缘性能降低而接地，设备的绝缘性能好坏除了与设备本身材质有关外，还跟设备运行环境有很大关系。

3直流接地故障查找方法

3.1拉回路法

在直流故障查找的方法中，拉回路法是较为常用的一种方法。在发生接地故障时，将其中一条直流馈线断开，如果接地故障现象消失，则表明接地点就在此回路中。反之，则表明故障点不在此回路中，立刻恢复该馈线的直流电源供电。依照此方法继续查找，直至故障点找到。使用此方法必须得到调度监控中心的同意，并且保证直流馈线电源消失时间不宜过长，如不超过3s，还应遵循先信号回路，再控制回路，最后保护回路的原则。在实际应用中，此方法只能将故障点定位到屏柜或某个回路，而无法精确到故障点。此外，在较为复杂的直流系统中，极有可能造成非常规回路的现象出现。目前，变电站的设备持续更新，自动化水平不断提高，对电源可靠性供电的要求日益增高。若直接断掉直流供电电源，可能影响设备的稳定运行。同时，经过多次扩建、技改后，站内二次回路异常复杂，极有可能造成寄生回路的产生，大大增加了寻找故障点的难度。

3.2在线检测法

“在线检测法”是利用直流电源检测装置内部的低频电压信号发生器，实时监测直流系统的对地绝缘状况，通过接地的极性来判断接地故障所在的直流馈线。如果某直流馈线流过一低频电流信号，并经由电流互感器传递给检测装置，变电运行人员则会根据检测装置的检测数据计算后，判断出接地故障点。在使用“在线检测法”进行故障点查找时，运行人员不需要依次断开各直流馈线，与上述故障查找法相比受现场工作环境的影响较小，提高故障查找效率。但直流电源检测装置受在线检测装置技术和直流系统接线的影响，容易出现误报或漏报等状况，降低了故障查找点的准确性。

3.3万用表电压档查找法

万用表电压档查找法是在拉路法基础上的一种优化，在有效改进下，拉路法的不足得到了一定弥补，明显克服了无法查找多接地点的问题。万用表电压档查找法还需将馈线逐条断开，然后对其电压实施测量。可以看出，这种方法依然需要断开馈线，因此整个电网的运行风险依然存在。另外，尽管该方法解决了拉路法的一些问题，但并非没有局限。如果系统相同母线不同馈线发生同级性金属接地，仅断开一路馈线，同样无法有效找出接地点。

3.4信号注入法

主要是针对直流系统接地故障进行查找的选线装置。主要原理：在直流系统各支路安装可反馈检测信号的电流互感器，对其反馈的传感器信号标注编号，并和接地检测仪显示的部分编号一一对应。各条支路上的互感器可以将检测到的电流信号进行实时反馈，再交由选线装置进行数据分析，并作出最后的判断。一旦出现信号异常，检测仪可以直接显示对应的支路，并确定是哪条分支回路出现了直流接地故障。信号注入法根据其原理又可以分为低频信号注入法和变频信号注入法两种类型。其中低频信号注入法的主要查找流程为，当母线电桥检测到接地故障后，信号会注入分支回路中，通过电流互感器得到相应的反馈信号，并分析此信号的变化特征，判断出接地故障位置。在具体的工作流程中，电流互感器可以对各段线路和相关设备进行仔细检测，不会发生遗漏。检修人员可实时采集各支路的反馈信号，发现其低频电流信号出现较大的波动，可根据情况对该处发生的接地故障进行初步判断。变频信号注入法的原理和低频信号注入法大致相同，只是检测信号为交替变化的低频信号。

4直流系统接地的防范措施

1)在故障点确定后，运行人员应严格遵循相关电气设备检修运行规程，以最快的速度拆除直流系统各端子和开关等，并尽快消除故障点，在检修过程中运行人员需认真填写机电保护二次回路安全措施单，详细记录整个拆除过程，防止在恢复接线时出现遗留、错接等问题，进而引发直流系统接地故障，影响直流系统尽快恢复供电。值得注意的是，在操作过程中，需要安排2名以上的运行人员在场。2)当变电站直流系统的接地告警较严重时，通常都是发生了多点接地，此时应采用检测装置来区分不同故障程度的回路，按照接地故障的严重性大小顺序进行处理。

结语

变电站作为电力系统的枢纽，其稳定运行具有重要意义。变电站直流系统向站内的各种继电保护及自动化装置提供直流电源，其可靠性关乎电力系统的稳定性。本文对直流系统接地类型及原因进行了分析，论述了直流接地的影响，对故障查找方法及其优缺点进行了阐述，并结合现场实际情况提出了相关的防范措施，供同行参考。

参考文献

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