直流系统接地故障查找办法分析

直流系统接地故障查找办法分析

李海强 张展 段晓华

华能洛阳热电有限责任公司  河南 洛阳  471000

摘要：电力系统用交流电经站内直流系统充电装置整流后形成直流电，为站内的保测装置、信号回路、控制回路、通信系统等提供稳定可靠的直流电源。直流系统通常由充电模块、蓄电池组、在线绝缘监测系统、直流馈线等部分构成，负荷采用辐射型供电方式，其分支庞杂，遍布变电站各个位置。站用直流系统的可靠工作关系到整座变电站乃至区域电网的安全运行，而接地故障是直流系统最常见的故障，因此研究如何快速准确地检测出直流接地故障具有重大意义。本文介绍了直流系统接地故障的成因及危害，概述了几类直流接地故障查找方法，为直流接地检查技术给出了参考。

关键词：直流系统；接地故障；查找办法

1直流系统接地的概念以及危害

要想排除直流系统运行中可能出现的接地故障，首先就要对直流系统的概念有一个基本的了解，直流电源是一种自带正负两极的电源，它与交流电源不同，如果直流电源中正极与负极中的任意一极对地间的绝缘电阻值到达了规定值之下，那么直流系统就可能出现接地故障的问题。如果直流系统中出现正极接地的问题，发电厂就可能出现短路器跳闸的问题；如果直流系统中出现负极接地的问题，发电厂就可能出现断路器故障的问题。直流系统中出现单点接地的现象对整个电流系统的正常运行没有多大的影响，但是如果存在另一个接地点，就可能导致直流系统出现断路器拒动或误动的故障。因此，应当格外地重视接地的问题，加强对直流系统运行的实时监测，以及对接地故障问题的及时排查。

2直流系统接地故障原因

（1）主观因素。主观因素（人为因素）主要体现在设计和检修两方面。1）设计。在设计时发生人为失误，导致严重接线错误，破坏系统稳定性。如电缆二次接线不规范、未进行校线、二次接线一端未做保护处理就直接充当直流电源备用芯等操作会增加接地故障风险，而且这种前期的设计缺陷非常难被发现，增加了系统维护的难度。2）检修。检修工作失误也会诱发故障，如二次回路检修时考虑不全面、实操阶段时带电线芯误触外壳会诱发直流接地故障。（2）设备内部因素。1）设备本身存在不足。设备在出厂前就存在缺陷，会影响电网的稳定性。例如，某些厂家在设计和优化直流绝缘监控装置时考虑不全面，采用的平衡桥电阻值不匹配实际要求，影响了系统稳定；蓄电池制造工艺质量低下，如蓄电缆材料不合格等，会使蓄电池长期运行时存在漏液等隐患，从而引起接地故障，增加直流系统运行风险。2）设备功能失效。在设备服役期间设备功能失效也会导致接地故障，这类问题在防雷工作中容易发生，防雷元件被击穿后，会增加接地故障可能性。（3）外部环境因素。外部环境因素也有可能导致直流系统出现接地故障的问题，尤其是被放置到室外的电气设备，例如检测仪表等，这些设备受外部环境因素影响的程度更大。由于受到风吹日晒的影响，加速了回路导线的老化，缩减其使用寿命。同样的，雨雪天气出现时，空气的湿度会增加，这就会进一步的影响到二次回路控制箱内部的湿度，经过一个阶段的水分凝露的现象，引起设备受潮。与此同时，如果有老鼠等小动物在带电电路中对设备进行啃食，引起设备运行故障。

3直流系统接地故障查找办法分析

3.1经验查找法

运维检修人员根据多年的工作经验，初步判断变电站直流系统中可能发生接地故障的重点部位，依次查找故障。重点部位包括室外主变压器气体继电器的接线盒处、直流合闸接触器附近的导线处、电缆线芯、断路器的操作线圈等。故障实例有：2006年自贡供电公司某110kV变电站因压力表进水而导致接地故障、2007年佛山供电公司某220kV变电站因端子箱内继电器绝缘性能下降而引起的接地、2010年杭州供电公司某220kV变电站抗干扰电容盒接地、2004年锦州供电公司某220kV变电站蓄电池漏液引起的接地、2012年济南供电公司某500kV变电站直流系统电源避雷器接地等，上述案例发生地点均属于较为典型的接地故障发生部位。

3.2拉路法及负荷转移法

拉路法是处理直流接地最常用、最直观的一种方法，具有成本低、操作方便等特点。在发生接地时，由工作人员到达现场对各直流馈线空开逐个进行试拉，若断开空开后，接地故障报警消失、绝缘恢复正常，则可判断该支路存在接地点。拉路法需要两名人员同时操作，每条支路断电时间不得超过3s，且需要遵循先户外后户内、先次要后主要的原则。该方法需要在短时间断开直流装置的电源，对变电站的安全运行造成了一定威胁，且在试拉的过程中存在人为造成事故扩大的可能性。为此，有学者提出了支路负荷转移法，利用直流系统双母分段的接线形式，两条母线取自不同的电源点，将支路负荷在两条母线间倒换，从而达到不停电找出失地点的目的。然而负荷转移法只适用于双母分段的接线方式，对于只有单段母线的变电站，该方法便无法使用。拉路法与支路负荷转移法均需要人工对直流空开进行投切，工作量大且现场不宜管控，对现场人员的经验有极大依赖。在对直流负荷进行试拉或投切的过程中存在多点失地或装置误动、拒动等风险，不利于电网的平稳运行。

3.3绝缘测试仪查找法

直流系统接地装置的检查是为了保证系统的正常运行，越来越受到电网公司的重视。目前，电网110kV以上电压的配电站一般都在直流系统中安装了微机绝缘检测仪。其原理是在直流电源系统生成直流电源接地装置时，对各馈线支路的互感器进行测试，测量各回路的接地电阻，查找带接地线的回路。根据测量电阻的方法不同，可分为交流和直流电阻测量法。微机绝缘测试设备在处理复杂的直流系统接地装置情况时，回路查找能力有限，从而出现环网、分布电容等被干扰。即使结果可靠，也只能是主线回路的支路故障，无法准确判断到底是哪个支路出现问题。

3.4装置检测法

目前，直流系统广泛采用直流在线绝缘监测装置，该装置相比前两种方法具备明显优势，可以通过实时数据实现对变电站直流系统的全天候监测。直流系统接地故障信号一旦被捕获，在线绝缘监测装置将自动报警，启动对每条支路信号的采集、分析及处理，精准定位故障回路还能显示该回路的接地阻值。实际操作中，运检人员还会使用便携式接地检测装置精准定位故障点。该装置不仅能够缩短故障排查时间，还可以大幅减少人为因素等造成的接地故障，进一步增强直流系统运行的稳定性和安全性。直流在线绝缘监测装置和便携式接地检测装置均存在误报或漏报的设备缺陷。因此，研究接地故障高效消缺方法具有重要意义。

3.5防止直流系统接地故障的控制措施

直流系统接地故障直接影响电气设备的安全可靠运行，因此，在日常的设备运维及检修工作中，采取合理有效的预防措施来避免直流接地故障的发生，显得尤为重要。（1）检修及技改工作时严格按照检修作业指导书、规程要求进行作业。（2）做好对直流系统的特维巡视工作，重点巡视母线对地电压及对地绝缘电阻值，发现异常及时处理。（3）做好设备的精益化运维管理工作，特别是室外端子箱、接线盒、二次电缆穿线管等处应做好防雨、防小动物进入的措施。（4）针对室外敷设的电缆，应缩短绝缘测试周期，以便及时发现隐患并进行处理。

4结束语

综上所述，直流系统是电力系统安全运行的重要保障，对电力设备运行起到了重要的控制作用。在当前的直流系统运行过程中，接地故障影响最大，只有及时处理好接地故障，才能更好地保证电力系统运行的稳定性，保障电力供应的安全性。本文通过对直流系统接地故障查找方法的分析，为日后直流系统接地故障查找起到借鉴作用。

参考文献

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