直流系統(tǒng)接地故障查找與排除方法探討

王春柏 趙鵬

【摘 要】目前，直流電源已經(jīng)被廣泛運(yùn)用在了各個(gè)變電站的裝置及回路中，比如繼電保護(hù)裝置、控制以及出口回路等，進(jìn)而組成了直流系統(tǒng)。如果遇到惡劣天氣或發(fā)生電纜老化的情況，則可能使直流系統(tǒng)出現(xiàn)接電故障。本文介紹了直流系統(tǒng)的概念及接地類型，分析了直流系統(tǒng)接地故障產(chǎn)生的原因，闡述了直流接地查找方法和步驟以及直流系統(tǒng)接地故障的排除方法。

【關(guān)鍵詞】直流系統(tǒng)；接地故障；查找；排除方法；探討

一、直流系統(tǒng)的概念及接地類型

變電站直流操作系統(tǒng)在的供電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)分布于電源的正極和負(fù)極設(shè)備之間，在運(yùn)行中接地概率發(fā)生的越多，其危害變電站電力系統(tǒng)的系數(shù)就會(huì)越大。直流系統(tǒng)在運(yùn)行中若正極接地，就造成變電站在繼電保護(hù)過程中發(fā)生誤動(dòng)的現(xiàn)象，一般電源的負(fù)極應(yīng)被接在跳閘線圈內(nèi)，如果電源回路再發(fā)生絕緣不良又或是接地現(xiàn)象，就會(huì)使兩點(diǎn)都接觸地面，使合閘與跳閘回路發(fā)生短路出現(xiàn)拒動(dòng)現(xiàn)象，此時(shí)變電站直流系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生故障，如果處理的不及時(shí)，拒動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)會(huì)過大事故的范圍，還有可能將保險(xiǎn)和繼電器的接觸點(diǎn)燒毀，所以應(yīng)適時(shí)的對(duì)直流系統(tǒng)的接地有沒有絕緣進(jìn)行檢測，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的絲毫故障，都應(yīng)及時(shí)提醒相關(guān)人員及時(shí)的排除故障，將變電站直流系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的接地故障完全杜絕。

二、直流系統(tǒng)接地故障產(chǎn)生的原因

直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障通常是由多種原因所引發(fā)的，但歸納起來主要就是人為及自然兩方面的因素。

1.由雨水引起的接地

在大雨天氣，雨水飄入未密封嚴(yán)實(shí)的戶外二次接線盒，使接線樁頭和外殼導(dǎo)通起來，引起接地。

2.由小動(dòng)物破壞引起的接地

電纜外皮被老鼠咬破時(shí)，當(dāng)密封不好時(shí)，蜜蜂會(huì)鉆進(jìn)二次接線盒（箱）筑巢，容易引起直流接地。

3.由擠壓磨損引起的接地

當(dāng)二次線與轉(zhuǎn)動(dòng)部件（如經(jīng)常開關(guān)的開關(guān)柜柜門）靠在一起時(shí)，二次線絕緣皮容易受到轉(zhuǎn)動(dòng)部件的磨損，當(dāng)其磨破時(shí)，便造成直流接地。

4.接線松動(dòng)脫落引起接地

接在斷路器機(jī)構(gòu)箱端子排的二次線（如10kV開關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的二次線），若螺絲未緊固，則在斷路器多次跳合時(shí)接線頭容易從端子中滑出，搭在鐵件上引起接地。

5.誤接線引起接地

在二次接線中，電纜芯的一頭接在端子上運(yùn)行，另一頭被誤認(rèn)為是備用芯或者不帶電而讓其裸露在鐵件上，引起接地。在拆除電纜芯時(shí)，誤認(rèn)為電纜芯從端子排上解下來就不帶電，從而不做任何絕緣包扎，當(dāng)解下的電纜芯對(duì)側(cè)還在運(yùn)行時(shí)，本側(cè)電纜芯一旦接觸鐵件就引發(fā)接地。

三、直流接地查找方法和步驟

1.查找方法

直流回路數(shù)量多、分布廣，接地點(diǎn)不好查，相對(duì)有效的方法是拉路試探法。即分別對(duì)每路空氣開關(guān)或熔斷器拉閘停電，若停電后直流接地現(xiàn)象消失，說明接地點(diǎn)位于本開關(guān)控制的下級(jí)回路中；若現(xiàn)象依然存在，說明下級(jí)回路沒有接地。通過拉路尋找，可將接地點(diǎn)限定在某個(gè)空開控制的直流回路中，再通過解開電纜芯，將接地點(diǎn)限定在室內(nèi)或室外部分；再通過拔出插件，可將接地點(diǎn)限定在插件內(nèi)和插件外。經(jīng)過層層分解、一段段排除，最終可將接地點(diǎn)定位于一段簡單回路中，再用搖表對(duì)回路中的每根接線搖測絕緣，把接地點(diǎn)進(jìn)一步限定在幾根導(dǎo)線或幾顆端子上，通過仔細(xì)觀察，反復(fù)觸摸，接地點(diǎn)終會(huì)“原形畢露”的。

2.查找步驟

（1）直流系統(tǒng)中的空氣開關(guān)或熔斷器是分層分級(jí)配置的，一般由總路空開、分路空開串聯(lián)而成，兩級(jí)空氣開關(guān)將直流回路分成了三段。兩級(jí)空氣開關(guān)分別是直流屏總路空氣開關(guān)和各設(shè)備分路空氣開關(guān)，三段回路分別是直流母線及其引出線回路、總路空開饋出的電纜和橋接母線回路、分路空開饋出的保護(hù)、控制、監(jiān)視、儲(chǔ)能回路。其中，第三段回路數(shù)量最多、接線最復(fù)雜、接地幾率最高，幾乎所有的直流接地都出現(xiàn)在這一段。要想盡快找到接地點(diǎn)所屬空開，接地的確切位置和確切原因，就必須對(duì)三段回路的構(gòu)成、作用和現(xiàn)場具體位置十分熟悉，所以查找直流接地的第一步就是熟悉現(xiàn)場直流系統(tǒng)接線。只有熟悉接線，做到心中有數(shù)，才能在拉路尋找時(shí)不漏拉、不錯(cuò)拉、不重復(fù)拉。

（2）定位到總路空氣開關(guān)。當(dāng)前在直流屏上都安裝有微機(jī)直流絕緣檢測儀，當(dāng)出現(xiàn)直流接地時(shí)，絕緣檢測儀會(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)，按照支路號(hào)就可將接地點(diǎn)定位到總路空氣開關(guān)。若絕緣檢測儀（絕緣監(jiān)察裝置）無選線功能，又如何定位到總路空開呢？在此情況下，只有對(duì)總路空氣開關(guān)進(jìn)行拉路尋找了；如果拉開某路空氣開關(guān)后，接地極母線對(duì)地電壓立刻升高到110V左右，則接地點(diǎn)就位于該空開控制的下級(jí)回路之中。

（3）定位到分路空氣開關(guān)。用內(nèi)阻不低于2000Ω/V萬用表或電壓表在直流屏監(jiān)視接地極母線對(duì)地電壓，然后退出絕緣檢測儀。根據(jù)現(xiàn)場標(biāo)示和相關(guān)圖紙，找出總路空開下級(jí)串接的所有空氣開關(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。對(duì)于信號(hào)回路，如測控裝置電源空開、遙信電源空開、通訊電源空開，其不影響故障跳閘，只涉及監(jiān)控、指揮信號(hào)，可最先拉。如果接地點(diǎn)就在這些空開控制的回路，就免除了對(duì)重要回路（控制回路、保護(hù)回路）的短時(shí)停電。對(duì)于保護(hù)控制回路空開，直接影響到系統(tǒng)安全，拉路時(shí)間越短越好，需控制在3秒以內(nèi)，拉路順序可按其對(duì)應(yīng)一次設(shè)備實(shí)時(shí)潮流大小來排序，先拉負(fù)荷輕的空開，再拉負(fù)荷重的空開。如果拉開某路空氣開關(guān)后，接地極母線對(duì)地電壓立刻升高到110V左右，則接地點(diǎn)就位于該空開控制的下級(jí)回路之中。

（4）按室內(nèi)室外分段查找?，F(xiàn)場統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)行中變電站出現(xiàn)的直流接地點(diǎn)絕大部份在室外，所以分段查找時(shí)，重點(diǎn)還是查室外部分?？梢韵葘⒈净芈飞婕暗亩卧O(shè)備接線盒一一打開，仔細(xì)檢查，看盒子內(nèi)有無積水、有無潮氣、有無電纜頭破損進(jìn)水、有無芯線絕緣皮裂口、有無動(dòng)物巢穴、有無接線脫落、有無備用芯搭鐵等等，或許就會(huì)發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)。

四、直流系統(tǒng)接地故障的排除方法

1.利用絕緣監(jiān)察裝置判斷

變電站的直流母線一般分為兩段，每段母線上都裝有微機(jī)型絕緣監(jiān)察裝置。直流系統(tǒng)正常工作時(shí)，裝置數(shù)字顯示母線電壓，監(jiān)測直流系統(tǒng)正、負(fù)母線絕緣狀況。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)直流母線平衡對(duì)地注入直流系統(tǒng)，再通過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)各條線路所采集信號(hào)電流進(jìn)行分析，判斷出故障線路號(hào)及接地電阻值，完成自動(dòng)選接地線的功能。

2.利用拉路法進(jìn)行判斷

拉路法就是指依次、分別、短時(shí)切斷直流系統(tǒng)中各直流饋線來確定接地點(diǎn)所在饋線回路的方法。當(dāng)切除某一回路時(shí)故障消失，則說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，就說明故障在此回路中。

直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地之后，絕緣檢測裝置就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。運(yùn)行及維護(hù)人員要盡快檢測出接地點(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)所在的直流饋線回路。對(duì)于沒有設(shè)置能確定接地點(diǎn)所在饋線回路絕緣檢測裝置的直流系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)一點(diǎn)接地故障之后，工作人員首先要縮小接地點(diǎn)可能所在的范圍，即確定哪一條饋線回路發(fā)生了接地故障。

查找接地故障前，要充分了解情況。如運(yùn)行有無異?，F(xiàn)象、回路有無工作以及天氣情況等。在具體查找時(shí)，要按照先信號(hào)和照明部分后操作部分，先室外部分后室內(nèi)部分的原則。在切斷各專用直流回路時(shí)，切斷時(shí)間不得超3s，不論回路接地與否都要合上。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。

【參考文獻(xiàn)】

[1]南天，宋國云.關(guān)于變電站直流系統(tǒng)接地故障查找與處理的思考[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014，（4）.