對(duì)變電站直流系統(tǒng)接地故障及處理方法探討

李寧

【摘 要】直流系統(tǒng)的主要功能是為相關(guān)系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)提供電源，是變電站的重要組成部分。由于直流系統(tǒng)遍布變電站的各個(gè)角落，且部分地方運(yùn)行環(huán)境惡劣，其接地故障在變電站中經(jīng)常發(fā)生。本文通過(guò)分析變電站直流系統(tǒng)接地故障的產(chǎn)生原因，針對(duì)其故障處理原則及處理方法進(jìn)行探討。以期通過(guò)本文的闡述為減少變電站直流系統(tǒng)接地故障的發(fā)生，促進(jìn)變電站穩(wěn)定運(yùn)行提供理論參考。

【關(guān)鍵詞】變電站；直流系統(tǒng)；接地故障；處理方法

1.變電站直流系統(tǒng)接地的產(chǎn)生

1.1直流系統(tǒng)接地的概念

由于直流電源為帶極性的電源，即電源正極和電源負(fù)極 電力系統(tǒng)交流電源有一個(gè)“地”的重要概念。為了系統(tǒng)安全，變電站、發(fā)電廠(chǎng)所有設(shè)備的外殼都會(huì)牢牢的接在這個(gè)“地”上，而且希望其阻抗越低越好。直流電源的“地”并不是實(shí)際接地，僅僅是個(gè)中性點(diǎn)的概念。如果直流電源系統(tǒng)正極或負(fù)極對(duì)地問(wèn)的絕緣電阻值降低至某一規(guī)定定值，這時(shí)我們稱(chēng)直流系統(tǒng)有正接地故障或負(fù)接地故障。

直流系統(tǒng)分布支路很多，負(fù)荷涉及面廣，會(huì)由于環(huán)境改變、氣候變化、污染、高溫等引起電纜老化、接線(xiàn)端子老化、元件損壞以及設(shè)備本身等問(wèn)題使某些絕緣薄弱元件絕緣水平降低，甚至絕緣破壞造成直流接地。且運(yùn)行的時(shí)間越久，接地的可能性就越大。直流系統(tǒng)接地一般分以下幾種類(lèi)型：（1）電纜、設(shè)備、元器件老化造成絕緣水平下降，特別是遇到大雨、濃霧等特殊天氣引發(fā)直流系統(tǒng)接地，天氣好轉(zhuǎn)時(shí)可能會(huì)消失；（2）設(shè)備檢修或改造施工等原因造成直流系統(tǒng)回路線(xiàn)頭松動(dòng)、脫落并碰觸金屬外殼，造成直流系統(tǒng)接地；（3）變電站二次裝置燒毀等情況引起直流系統(tǒng)接地，此類(lèi)情況常常伴有保護(hù)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)拒跳、拒合以及焦糊味等情況。

1.2直流系統(tǒng)接地故障產(chǎn)生的原因

直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障往往同多種原因引起，但總結(jié)起來(lái)主要有人為和自然兩方面因素。人為因素如工作人員在二次回路帶電工作，使直流電源碰到接地部分：人為的機(jī)械力造成電纜損傷，使帶電芯線(xiàn)與屏蔽層碰到一起。如果是直接接地還比較容易發(fā)現(xiàn)，但像芯線(xiàn)絕緣損傷等不一定立即發(fā)出接地信號(hào)，等到天氣發(fā)生變化，濕度增大后就可能引起接地。此外，在改造、檢修過(guò)程中接錯(cuò)電纜芯號(hào)，使電纜一端接直流電源，另一端作為備用芯而不作任何保護(hù)處理，一旦備用芯碰到設(shè)備外殼，也會(huì)造成接地故障。

自然因素如設(shè)備質(zhì)量不良，直流系統(tǒng)絕緣老化等可能引發(fā)接地；雨天或霧天導(dǎo)致室外的直流系統(tǒng)絕緣降低可能引發(fā)直流接地；室外斷路器電纜其保護(hù)鐵管中容易積水時(shí)間長(zhǎng)了可能造成接地：變壓器的非電量回路，因變壓器滲油或防水不嚴(yán)，造成絕緣損壞引發(fā)按地；設(shè)備端子受潮或積有灰塵等造成絕緣降低引起接地；斷路器的操作線(xiàn)圈、電笛、電鈴等，若引線(xiàn)不良或線(xiàn)圈燒毀后絕緣破壞引發(fā)接地。

2.變電站直流系統(tǒng)接地故障的處理原則

（1）處理故障過(guò)程中嚴(yán)禁二次回路有人工作，查找和處理必須由兩人及以上同時(shí)進(jìn)行，處理時(shí)不得造成直流短路和另一點(diǎn)接地，造成故障的進(jìn)一步擴(kuò)展。做好具體安全措施，避免處理過(guò)程中造成保護(hù)誤動(dòng)作。

（2）故障判斷先微機(jī)后人工、先外后內(nèi)、先次后重、先信號(hào)再控制。即在故障處理時(shí)先依據(jù)直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)察裝置查詢(xún)到的故障支路去檢查。如果沒(méi)有絕緣監(jiān)察裝置或發(fā)現(xiàn)絕緣監(jiān)察裝置提供的判斷有誤則再人工進(jìn)一步查找。故障點(diǎn)查找的范圍一般先考慮室外，室外受環(huán)境影響比較大，室外排除了再找室內(nèi)。在回路方面先檢查對(duì)安全影響較小的信號(hào)回路，然后才是控制回路，采用拉回路的方法時(shí)，要先拉次要的負(fù)荷回路，再拉重要回路。

（3）順停法拔插直流熔斷器或者空氣開(kāi)關(guān)時(shí)應(yīng)經(jīng)調(diào)度同意，且避免在高峰負(fù)荷時(shí)進(jìn)行。

3.變電站直流系統(tǒng)接地故障的處理

3.1處理方法

3.1.1利用絕緣監(jiān)察裝置判斷

變電站的直流母線(xiàn)一般分為兩段，每段母線(xiàn)上均裝有微機(jī)型絕緣監(jiān)察裝置。直流系統(tǒng)正常工作時(shí)，裝置數(shù)字顯示母線(xiàn)電壓，監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)正、負(fù)母線(xiàn)絕緣狀況。當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)，裝置自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警之后產(chǎn)生低頻信號(hào)，由正負(fù)直流母線(xiàn)平衡對(duì)地注入直流系統(tǒng)，再通過(guò)安裝于每一支路上的傳感器接收這一低頻交流信號(hào)。CPU對(duì)各條線(xiàn)路所采集信號(hào)電流進(jìn)行分析，判斷出故障線(xiàn)路號(hào)及接地電阻值，完成自動(dòng)選接地線(xiàn)的功能。

3.1.2利用拉路法進(jìn)行判斷

直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地之后，絕緣檢測(cè)裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)。運(yùn)行及維護(hù)人員應(yīng)盡快檢測(cè)出接地點(diǎn)的具體位置，并予以消除。利用微機(jī)型絕緣監(jiān)察裝置可以確定出接地點(diǎn)所在的直流饋線(xiàn)回路。對(duì)于沒(méi)有設(shè)置能確定接地點(diǎn)所在饋線(xiàn)回路絕緣檢測(cè)裝置的直流系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)一點(diǎn)接地故障之后，工作人員要首先縮小接地點(diǎn)可能所在的范圍，即確定哪一條饋線(xiàn)回路發(fā)生了接地故障。確定接地點(diǎn)所在直流饋線(xiàn)回路的具體方法是“拉路法”。

所謂拉路法，是指依次、分別、短時(shí)切斷直流系統(tǒng)中各直流饋線(xiàn)來(lái)確定接地點(diǎn)所在饋線(xiàn)回路的方法。當(dāng)切除某一回路時(shí)故障消失，則說(shuō)明故障就在該回路之內(nèi)，繼續(xù)運(yùn)用拉路法，就可以進(jìn)一步確定故障在此回路的哪一支路當(dāng)中。例如，斷開(kāi)直流屏主控控制回路熔斷器，絕緣監(jiān)察裝置“接地”信號(hào)消失，說(shuō)明故障在此回路中。

查找接地故障前，應(yīng)充分了解情況。如運(yùn)行有無(wú)異?，F(xiàn)象、回路有無(wú)工作、天氣情況等。具體查找時(shí)，以先信號(hào)和照明部分后操作部分，先室外部分后室內(nèi)部分為原則。在切斷各專(zhuān)用直流回路時(shí)，切斷時(shí)間不得超3s，不論回路接地與否均應(yīng)合上。若直流失電可能引起保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)，在切斷前應(yīng)采取必要的安全措施。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一專(zhuān)用直流回路有接地時(shí)，應(yīng)及時(shí)找出接地點(diǎn)，盡快消除。

當(dāng)用拉路法找不出接地點(diǎn)所在饋線(xiàn)回路時(shí)，可能原因如下：（1）接地位置可能發(fā)生在充電設(shè)備回路中、蓄電池組內(nèi)部或直流母線(xiàn)上；（2）直流系統(tǒng)采用環(huán)路供電方式，而在拉路之前沒(méi)斷開(kāi)環(huán)路；（3）全直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣不良；（4）各直流回路互相串電或有寄生回路。

3.2查找步驟

3.2.1定位到總路空氣開(kāi)關(guān)

目前直流屏上都安裝有微機(jī)直流絕緣檢測(cè)儀，發(fā)生直流接地時(shí)，絕緣檢測(cè)儀會(huì)報(bào)出是哪一極（正極還是負(fù)極）接地、接地電阻是多少，隨后會(huì)報(bào)出接地支路號(hào)，根據(jù)支路號(hào)就可將接地點(diǎn)定位到總路空氣開(kāi)關(guān)。如果絕緣檢測(cè)儀（絕緣監(jiān)察裝置）沒(méi)有選線(xiàn)功能，只有對(duì)總路空氣開(kāi)關(guān)進(jìn)行拉路尋找確定總路空氣開(kāi)關(guān)。

3.2.2定位到分路空氣開(kāi)關(guān)

用內(nèi)阻不高于20000Ω/V的萬(wàn)用表或電壓表在直流屏監(jiān)視接地極母線(xiàn)對(duì)地電壓。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)示和相關(guān)圖紙，找出總路空開(kāi)下級(jí)串接的所有空氣開(kāi)關(guān)（或熔斷器），按照先信號(hào)后控制、先室外后室內(nèi)的原則排出拉路順序。

3.2.3找出接地的確切位置和確切原因

定位到分路空開(kāi)后，已沒(méi)有空氣開(kāi)關(guān)可拉，接地點(diǎn)的進(jìn)一步分區(qū)和判斷只有依次解開(kāi)控制室到場(chǎng)地直流電纜芯線(xiàn)。每解開(kāi)一根電纜，就用搖表在端子排測(cè)量接地極對(duì)地絕緣電阻，若絕緣恢復(fù)，則接地點(diǎn)在本電纜和電纜對(duì)側(cè)回路之內(nèi)。若解開(kāi)所有電纜前絕緣仍沒(méi)有變化，則接地點(diǎn)位于保護(hù)屏內(nèi)部。按上述方法解開(kāi)電纜芯對(duì)回路進(jìn)一步分段，搖測(cè)絕緣，再仔細(xì)察看，反復(fù)觸摸，直至查出接地點(diǎn)。

4.結(jié)束語(yǔ)

在變電站中所使用的各種重要設(shè)備的電源都是直流電源，這樣一種狀況下就會(huì)對(duì)供電的安全可靠有著非常高的要求，這也就是說(shuō)。供電的安全與否對(duì)于整個(gè)變電站都有著至關(guān)重要的作用，也是變電站安全正常運(yùn)行的重要保障和前提。文中正是基于這樣一種大的前提。在簡(jiǎn)要介紹了直流系統(tǒng)接地定義的前提下具體分析了直流系統(tǒng)接地的可能原因和較為嚴(yán)重的后果，并最后相應(yīng)的給出了切實(shí)可行的解決方案，僅供同行參考。

【參考文獻(xiàn)】

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