試論直流接地故障的對策

魏本成?張兆斌?李帥

摘 要：怎樣快速、及時處理變電站直流系統(tǒng)接地故障，是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。本文通過對變電站直流系統(tǒng)接地故障進(jìn)行較全面的分析探討，研究內(nèi)容包括產(chǎn)生、檢測、排除、分析、研究等方面，進(jìn)一步探討查找和排除此類故障的方法，以期對于提高變電站運(yùn)行可靠性、安全性研究工作有所幫助。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)接地；故障；問題；對策

電網(wǎng)是保障社會生產(chǎn)活動以及居民正常生活用電的保障。變電直流系統(tǒng)種類繁多、接線情況復(fù)雜，是電力系統(tǒng)中非常重要的電源系統(tǒng)之一，變電直流系統(tǒng)是一個獨(dú)立的電源，脫離發(fā)電機(jī)以及系統(tǒng)運(yùn)行方式改變的影響，是由浮充電裝置和蓄電池組并聯(lián)供給直流符合的運(yùn)行系統(tǒng)。隨著區(qū)域電網(wǎng)的不斷發(fā)展建設(shè)，變電站設(shè)備的不斷增多，構(gòu)成了龐大復(fù)雜的直流電源網(wǎng)絡(luò)，這給查找直流接地故障的提出了新的挑戰(zhàn)。直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障會造成很大的故障隱患，當(dāng)發(fā)生接地時，應(yīng)及時采用儀器和正確可行的方法查找并排除故障，對區(qū)域電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有十分重要的保障作用。

一、直流電接地分析

1.直流系統(tǒng)接地的定義。當(dāng)直流系統(tǒng)的正負(fù)極和地面之間的絕緣值降低至穩(wěn)定值或者規(guī)定值的時候，我們把這種情況成為直流系統(tǒng)接地。正接地或者負(fù)接地取決于是正極還是負(fù)極絕緣水平低于規(guī)定值時。

2.直流系統(tǒng)接地產(chǎn)生的原因。因為直流系統(tǒng)不間斷工作、長期帶電、支路多、符合涉及面廣，當(dāng)環(huán)境改變、氣候發(fā)生變化、出現(xiàn)高溫異常天氣和發(fā)生污染的時候，電纜有可能會發(fā)生老化現(xiàn)象，還有接線端子老化、原件發(fā)生損壞等問題，這些問題和設(shè)備自身等問題有可能會降低絕緣水平。一般情況下，接地的概率會隨著投入使用的時間的提高變大。尤其是在遇到下雨、濃霧等不利天氣情況下，因為電纜、設(shè)備、元器件老化等引起的絕緣水平的下降，這時有很大可能出現(xiàn)直流系統(tǒng)接地，當(dāng)天氣轉(zhuǎn)好的時候這種情況便消失。還有，設(shè)備檢修或者工程改造引起直流系統(tǒng)回路線頭松動，因而發(fā)生脫落或者松動現(xiàn)象，之后觸碰到金屬外殼，這種情況也會引起直流系統(tǒng)接地。還有一種情況較為特殊，當(dāng)變電站二次裝置燒毀也會引起直流系統(tǒng)接地，當(dāng)這種接地情況發(fā)生時，常常伴有保護(hù)性動作，如開關(guān)拒跳、拒合等。

3.直流系統(tǒng)接地的種類和危害。從構(gòu)成總結(jié)分為以下幾種：按接地類型可分為直接、間接接地，按照接地極性分為正、負(fù)接地，除此，按照接地情況可以分為單、多點(diǎn)接地，環(huán)路接地、絕緣和交流辦接地等等。這些歸類往往依據(jù)各地的直接接地情況。

二、查找和排除故障的流程和方法

1.故障查找流程。無論是正極接地還是負(fù)極接地，兩者中只要出現(xiàn)一者，也就是對地造成新的接地回路必須及時排除，一旦出現(xiàn)二點(diǎn)或者多點(diǎn)接地就會出現(xiàn)故障乃至事故。變電站的直流接地雖然復(fù)雜，常規(guī)保護(hù)和微機(jī)保護(hù)的故障=排除法具有一致性。通過總結(jié)區(qū)域網(wǎng)多年運(yùn)行過程中排查直流系統(tǒng)接地故障的現(xiàn)場情況和總結(jié)經(jīng)驗，將故障排查流程分為以下幾種情況： （1）采用分段查找方法和拉路法等查找直流接地故障點(diǎn)，確定之后及時進(jìn)行處理。 （2）依據(jù)直流接地故障檢測裝置的顯示情況或者結(jié)合直流屏故障情況顯示，做出判斷分析，確定出故障回路以及種類。

2.故障排查方法。如果不能精準(zhǔn)無語地判斷出故障回路時，我們通常采用拉路法。一般情況下，人們借用直流接地回路瞬間停電的方法，判斷出該回路是否發(fā)生在該直流接地點(diǎn)。其依據(jù)在于一旦直流接地回路從直流系統(tǒng)中脫離開來運(yùn)行，直流母線的正極和負(fù)極對地電壓就會出現(xiàn)平衡?；谥绷飨到y(tǒng)的不間斷特殊性，人們不能隨意斷開停電。計算機(jī)的普遍使用，微機(jī)保護(hù)同樣禁止斷開直流電源的隨意性。在現(xiàn)場排除故障的時候，非正常情況下的閉環(huán)回路也時有發(fā)生，采用雙電源供電回路，還有變電站在現(xiàn)場施工等過程中留下直流負(fù)載的信號、控制回路和保護(hù)回路之間沒有做出區(qū)分等，增加了直流接地故障的查找難度。拉路法很有可能會引起控制回路或者保護(hù)回路跳閘等事故的發(fā)生。在分類較為清晰的新型直流系統(tǒng)中，專用斷路器控制投退情況，因此可以通過控制開關(guān)的操作或者保險進(jìn)行拉路檢查工作。然而，許多直流回路交叉復(fù)雜，對于舊直流系統(tǒng)，沒有顯而易見的控制開關(guān)，一般采用打頭法分段查找，即通過打開直流回路特定電纜接頭。它實際上是對拉路法的延伸工作。依據(jù)現(xiàn)場的故障排除積累經(jīng)驗，整理出一下幾種可用方法：第一步確定區(qū)分出為正極接地還是負(fù)極接地，測量出正、負(fù)極接地電壓。兩段母線之間的區(qū)分，確定查找的范圍，幫助判斷出直流接地發(fā)生的段位。如果站內(nèi)的二次回路存在施工情況或者檢修，應(yīng)該立即停止，拉開工作電源，查看信號的消除工作。通過分段拉路法排查時，必須用蓄電池提供操作電源，先停下照明回路和信號回路等。

3.故障誤報。變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行通常會出現(xiàn)誤報的現(xiàn)象，例如，當(dāng)直流屏絕緣監(jiān)察系統(tǒng)發(fā)出接地告警，然而測量母線電壓和直流回路電阻結(jié)果為正常顯示值，這就表明直流系統(tǒng)并沒有真正的發(fā)生系統(tǒng)接地故障。

三、直流接地檢測裝置和絕緣監(jiān)測裝置

1. 便攜式裝置。作為拉路法的輔助儀器，便攜式檢測儀器為排查故障提供了一個較好的方法。和認(rèn)為拉路法一樣，便攜式檢測裝置無需斷開直流回路電源。當(dāng)出現(xiàn)接地回路就會發(fā)出報警信號。在基本原理上，和在線裝置的信號注入方法如出一轍。其移動式采集互感器在各個分部回路上測量，由于其具有任意移動性，利用此優(yōu)點(diǎn)可以更方便查找各個接地點(diǎn)。然而，由于目前存在的產(chǎn)品和直流系統(tǒng)的兼容性和抗干擾能力都比較差，存在較高的誤報現(xiàn)象，這項裝置并沒有大量采用和全面推廣，僅作為查找參考儀器使用。

2.在線檢測裝置。直流接地選線裝置一般情況下是以信號注入法等多種原理設(shè)計而出，是安裝穿心式的電流互感器于各分支回路上，當(dāng)各個互感器接受到的信號經(jīng)過直流接地選線裝置作出分析判斷，確定出直流接地的分支回路，對應(yīng)編號傳感器編號和接地檢測器顯示部分。它的優(yōu)點(diǎn)在于能夠達(dá)到在線監(jiān)測的目的，對各分支回路的接地狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測。在檢查接地回路的時候，精確度很高的儀器是不可缺少的設(shè)備。但是，其缺點(diǎn)是大部分存在測量精度較低而誤報率較高，還有抗干擾能力也較差，導(dǎo)致使用上出現(xiàn)了不少問題。

3.直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置。直流系統(tǒng)通常只被允許有一個接地點(diǎn)，也就是常說的絕緣監(jiān)察繼電器的接地點(diǎn)。而結(jié)緣監(jiān)察繼電器是利用平衡電橋的原理，當(dāng)直流系統(tǒng)的正、負(fù)極中的一者對地絕緣抗阻值下降到設(shè)定值的時候，正對地電壓或者是負(fù)對地電壓差使得電橋失去平衡性，這時發(fā)生了變化，我們就可判斷其為直流系統(tǒng)絕緣。

四、結(jié)語

每一個區(qū)域電網(wǎng)必然已經(jīng)運(yùn)行很多年，時間的推移，設(shè)備的老化等導(dǎo)致直流系統(tǒng)中產(chǎn)生許多隱患，。變電站直流系統(tǒng)日常維護(hù)也存在著很多問題，通過分析直流系統(tǒng)接地故障因何產(chǎn)生，全面闡述、研究直流系統(tǒng)接地故障，在此基礎(chǔ)上，找出更為有效的排查直流接地故障的方法，并研究出更為有效的直流接地監(jiān)測裝置，提高變電站直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行性能，對于保障居民的用電安全具有很大的意義。因此，學(xué)者和相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該加大對問題的研究探討工作力度，為穩(wěn)固電網(wǎng)提供理論基礎(chǔ)，保障居民生產(chǎn)、生活用電。

參考文獻(xiàn)：

[1]練靜.對直流系統(tǒng)接地故障的分析與處理[J].中國科技，2006（5）.

[2]陳肇輝.變電站直流系統(tǒng)接地故障的處理方法[J].廣東科技，2008（3）.

[3]徐海明.等.變電站直流電源設(shè)備使用與維護(hù)[M].中國電力出版社，2007.