直流系統(tǒng)接地故障查找技巧及預(yù)防措施

摘要：安全可靠的變電站直流系統(tǒng)是電網(wǎng) 安全和系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提，是變電站的重要組成部分。然而天氣潮濕、人為誤操作、動(dòng)物侵入、設(shè)備損毀或老化都會(huì)對(duì)變電站直流系統(tǒng)的運(yùn)行造成影響，威脅電網(wǎng)安全。本文將對(duì)直流系統(tǒng)接地的危害和產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，總結(jié)查找接故障的方法和相關(guān)預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)；接地故障；查找；預(yù)防

直流系統(tǒng)在變電站系統(tǒng)中相對(duì)獨(dú)立，是變電站的主要供電設(shè)備之一，負(fù)責(zé)保障負(fù)電荷的相關(guān)操作。變電站中的控制信號(hào)、跳合閘斷路器、繼電保護(hù)是直流系統(tǒng)的主要工作對(duì)象，同時(shí)在變電站的交流電源發(fā)生故障時(shí)，直流系統(tǒng)會(huì)為變電站提供緊急直流電源。因此，安全穩(wěn)定的直流系統(tǒng)對(duì)變電站的正常運(yùn)行至關(guān)重要。為了減小直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障的損失，電力系統(tǒng)的相關(guān)工作人員要在最短時(shí)間內(nèi)確定接地故障位置，對(duì)故障進(jìn)行有效處理。

一、直流系統(tǒng)接地的危害

直流系統(tǒng)接地的類型主要有以下幾種分類：以接地的極性為標(biāo)準(zhǔn)分正極接地和負(fù)極接地；以接地故障點(diǎn)的多少可分為多點(diǎn)接地、單點(diǎn)接地、絕緣降低或環(huán)路接地。一般來說正極接地產(chǎn)生的危害是斷路器誤跳閘，負(fù)極接地的危害則是引起斷路器拒跳閘。通常單點(diǎn)接地不會(huì)影響整個(gè)直流系統(tǒng)，但若是兩點(diǎn)接地則會(huì)，此時(shí)斷路器拒動(dòng)或誤動(dòng)很可能發(fā)生，進(jìn)而威脅變電站正常運(yùn)行，所以應(yīng)及時(shí)排除兩點(diǎn)接地故障。

二、發(fā)生直流系統(tǒng)接地故障的原因

（一）變電站設(shè)備老化

直流系統(tǒng)接地的主要原因之一是變電站設(shè)備老化。在投入使用較長時(shí)間的變電站中，設(shè)備老化，電纜絕緣性能不佳，機(jī)構(gòu)箱、端子箱的密封性較差，造成內(nèi)部接點(diǎn)生銹，進(jìn)而產(chǎn)生接地故障。同時(shí)，在遭到碰撞或產(chǎn)生震動(dòng)時(shí)，電纜會(huì)穿過金屬或在金屬部位發(fā)生彎曲，這也是直流系統(tǒng)產(chǎn)生接地故障的原因[1]。

（二）天氣影響和動(dòng)物侵入

在遭遇大霧、霜雪、降雨時(shí)，如果變電站直流系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)密閉問題，就會(huì)有雨水等的侵入，在設(shè)備的導(dǎo)線、接線、接口部位出現(xiàn)生銹現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地。接線盒是直流系統(tǒng)中最易受動(dòng)物影響而產(chǎn)生接地故障的部位。如果有昆蟲經(jīng)常在接接線盒附近活動(dòng)就會(huì)腐蝕接線盒內(nèi)的接線或接線盒本身，導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地。老鼠經(jīng)?？惺辰泳€盒電纜外皮，在啃食時(shí)會(huì)引起變電站直流系統(tǒng)接地故障。

（三）維護(hù)不到位

維護(hù)工人沒有對(duì)接地裝置和直流系統(tǒng)進(jìn)行有效維護(hù)，不予恢復(fù)直流系統(tǒng)接地出現(xiàn)的擠壓，不處理直流系統(tǒng)接地的松動(dòng)，造成直流系統(tǒng)和接地位置磨損、搖擺，并最終引起直流系統(tǒng)接地故障。維護(hù)不到位也是發(fā)生兩點(diǎn)接地的主要原因之一，危害更加嚴(yán)重。如圖1，在E、B和C、E兩點(diǎn)發(fā)生直流接地時(shí)，ZJ、TQ被短接，此時(shí)保險(xiǎn)熔斷，使自動(dòng)裝置、保護(hù)裝置失去電源。

（四）操作錯(cuò)誤

直流系統(tǒng)工作人員為操作方便或失誤造成接地故障，也是造成直流系統(tǒng)接地故障的主要原因。具體表現(xiàn)為，工人在帶電二次回路上進(jìn)行相關(guān)操作時(shí)，不慎將設(shè)備外殼接觸到直流電源，瞬間導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地；工人施工時(shí)，將帶電控制電纜損壞，嚴(yán)重降低直流系統(tǒng)的絕緣能力，進(jìn)而發(fā)生故障，這種情況造成的影響是最嚴(yán)重的。

三、直流系統(tǒng)接地故障查找方法

（一）拉回路法

拉回路法是查找直流系統(tǒng)接地故障的方法中最簡單且有效的辦法，廣泛應(yīng)用于故障處理和查找。其原理是停止為直流系統(tǒng)故障回路供電。其操作步驟為：切斷信號(hào)回路供電，切斷照明回路供電，切斷操作回路供電，切斷保護(hù)回路供電。在切斷各層級(jí)電源過程中，查找判斷直流系統(tǒng)接地故障位置。由于直流系統(tǒng)設(shè)備和電站系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，直流系統(tǒng)保護(hù)回路、信號(hào)回路、控制回路之間不再有明確的區(qū)分，維護(hù)人員要?jiǎng)?chuàng)新維護(hù)措施，綜合考慮直流系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高故障位置判斷的準(zhǔn)確性，在降低故障查找難度的同時(shí)，提高查找效率[2]。

（二）選線裝置監(jiān)測(cè)法

選線裝置監(jiān)測(cè)法是利用在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)確定直流系統(tǒng)接地故障位置，是通過選線裝置檢測(cè)直流系統(tǒng)所有部分對(duì)地絕緣情況，做到快速報(bào)告檢測(cè)到的接地故障，并將故障回路的編號(hào)顯示在報(bào)告信息中。同時(shí)這種選線裝置監(jiān)測(cè)法在技術(shù)上有一定局限，它能夠檢測(cè)到接地回路，但無法確定該接地回路的接地位置，因此限制了該方法在應(yīng)用。

（三）便攜式定位裝置監(jiān)測(cè)法

利用便攜裝置確定直流系統(tǒng)接地故障的位置，不同于選線裝置監(jiān)測(cè)法它的主要檢測(cè)目標(biāo)是直流系統(tǒng)接地的具體位置。這種方法與前兩種方法相比優(yōu)勢(shì)較為明顯，它不需要切斷直流回路電源即可進(jìn)行查找故障位置，大幅度提升了直流系統(tǒng)故障位置查找的準(zhǔn)確性和效率。此外，該方法還是選線裝置監(jiān)測(cè)法的重要補(bǔ)充，解決其不能查找故障點(diǎn)的問題。

（四）低頻信號(hào)注入法

低頻信號(hào)注入法能夠精確查找故障點(diǎn)并判斷接地電阻值的大小。實(shí)踐中，技術(shù)人員在確定直流系統(tǒng)接地故障后，利用該方法進(jìn)行下一步檢測(cè)。正常情況下，直流系統(tǒng)只能通過直流電流，但在出現(xiàn)接地故障后，低頻信號(hào)就會(huì)通過該故障回路，相關(guān)裝置檢測(cè)該信號(hào)的同時(shí)，計(jì)算并判斷接地故障點(diǎn)。它同便攜式定位裝置法一樣，無需斷電即可進(jìn)行查找，能夠提高處理接地故障的速度和效率。我們可以通過圖2了解低頻信號(hào)注入法的工作原理。在發(fā)生直流系統(tǒng)接地時(shí)，外加信號(hào)源會(huì)使直流系統(tǒng)產(chǎn)生低頻電壓信號(hào)，支路1發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，CT1穿越原邊線圈的正反電流不相等，所以其二次側(cè)電流表的示數(shù)不為零，而CY二次側(cè)電表示數(shù)為零，根據(jù)這個(gè)原理通過觀察CT二次側(cè)有無電流來判斷接地點(diǎn)。

四、預(yù)防直流系統(tǒng)接地的措施

通過對(duì)故障原因的分析，總結(jié)預(yù)防措施如下：第一，在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行預(yù)防。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)以分屏設(shè)計(jì)為主，雖然這加大了資金投入和施工難度，但這樣的設(shè)計(jì)更有利于直流接地故障的判斷，能在運(yùn)行過程中直接準(zhǔn)確的排除直流故障。同時(shí)科學(xué)合理設(shè)計(jì)直流系統(tǒng)中的控制電纜以減少其數(shù)量，進(jìn)而縮小了故障范圍。避免在直流系統(tǒng)中存在寄生回路，減少直流接地的發(fā)生。第二，在施工階段的預(yù)防措施。施工人員要保證高質(zhì)量安裝直流系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備，準(zhǔn)確接線，盡量保證電纜不被損壞。第三，在調(diào)試階段進(jìn)行預(yù)防。在調(diào)試直流系統(tǒng)的過程中要檢查并確保母線的絕緣能力，試運(yùn)行時(shí)要防止直流系統(tǒng)漏報(bào)、錯(cuò)報(bào)、誤報(bào)的情況發(fā)生，在接好電纜后再對(duì)支路進(jìn)行供電。第四，在直流系統(tǒng)運(yùn)行階段的預(yù)防措施。加強(qiáng)對(duì)室外直流系統(tǒng)設(shè)備的巡查，確保其絕緣，在一些沙塵較重的地區(qū)對(duì)有關(guān)設(shè)備做好防塵工作。第五，檢修時(shí)的措施。工作人員遇到直流系統(tǒng)設(shè)備損壞或老化時(shí)要及時(shí)更新和維修，并要定期查看端子是否有松動(dòng)現(xiàn)象。第六，擴(kuò)大直流系統(tǒng)檢查的范圍。工作人員應(yīng)對(duì)直流充電模塊、直流系統(tǒng)監(jiān)控器、蓄電池等進(jìn)行定期檢查，特別要對(duì)直流系統(tǒng)接地電阻和接地信號(hào)加大檢查監(jiān)測(cè)力度[3]。

結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活用電量和生產(chǎn)用電量都大幅增加，同時(shí)電力用戶不斷提高對(duì)供電水平的要求，在這一大背景下我國電力行業(yè)發(fā)展迅速，電力系統(tǒng)逐步完善。超高壓和大容量是我國電力系統(tǒng)的未來發(fā)展方向，這對(duì)直流系統(tǒng)的運(yùn)行提出了更高要求。電力行業(yè)工作人員應(yīng)不斷提高直流系統(tǒng)接地故障的查找技巧和處理能力，在發(fā)生故障時(shí)，迅速對(duì)故障位置進(jìn)行查找和處理，在最短時(shí)間內(nèi)排除故障。同時(shí)預(yù)防工作也是減少直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生的重要途徑，在設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、運(yùn)行、檢修時(shí)，對(duì)可能引起接地故障的問題積極予以排除，在源頭上防止接地故障的發(fā)生，從而保障變電站的運(yùn)行安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳武.直流系統(tǒng)接地故障查找技巧及預(yù)防[J].低碳世界，2014，（21）：74-75.

[2]張亞峰，朱新菊，童紅東.一起變電站直流系統(tǒng)接地故障的查找及分析[J].安徽電力，2012，（01）：23-25.

[3]江霞.探究變電站直流系統(tǒng)接地故障的查找原則及處理策略[J].低碳世界，2014，（05）：70-71.