直流系統(tǒng)接地的危害分析與處理措施

盧 經(jīng)

（國網(wǎng)新源水電有限公司新安江水力發(fā)電廠，浙江 杭州 311608）

1 變電所直流系統(tǒng)概述

直流系統(tǒng)并非是變電站主體系統(tǒng)的構(gòu)成部分，而是獨立設(shè)置存在的，其主要作用是向變電站內(nèi)有關(guān)的電力傳輸操作系統(tǒng)、系統(tǒng)保護設(shè)備以及自動化系統(tǒng)輸送電力。當變電站內(nèi)用電系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)事故時，直流系統(tǒng)能夠保障變電站內(nèi)的緊急安全用電，確保供電可持續(xù)到用電系統(tǒng)能正常運作。不過，直流系統(tǒng)在繼電回路方面的保護能力不高，因此在運行時存在諸多無法控制的潛在風險。直流系統(tǒng)主要構(gòu)成包括直流回路、蓄電池、直流負荷以及充電設(shè)備等，安全電壓大多為110 V 和22 0V。其中，直流回路包括斷路器、絕緣檢測設(shè)備以及熔斷器；蓄電池類型通常選用閥門控制型鉛酸電池或防爆防酸型電池；直流負荷的主要功能是為電力系統(tǒng)二次回路提供保護以及操控元器件；充電設(shè)備大多采取硅整流的形式實現(xiàn)。

2 直流系統(tǒng)接地故障的成因分析

2.1 系統(tǒng)性因素引發(fā)直流系統(tǒng)接地故障

在直流回路運作期間容易受到諸多難以控制的因素干擾，從而發(fā)生接地故障。例如，選用的絕緣材料不符合相關(guān)標準；具有一定使用年限的絕緣材料部分已經(jīng)老化，出現(xiàn)絕緣性降低的情況；在使用期間，絕緣材料在外力作用下發(fā)生磨損等。這些情況都可能會導(dǎo)致絕緣材料的性能不過關(guān)[1]。

2.2 人員因素引發(fā)直流系統(tǒng)接地故障

變電站的工作人員在實際操作中，可能會由于個人疏漏導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地。例如，對于二次回路帶電作業(yè)，工作人員若是錯把直流電源同設(shè)備外殼連接在一起，便會導(dǎo)致發(fā)生短時間的接地情況；對于設(shè)備清理工作，若是工作人員不小心把液體落在直流回路上，或是把具有線頭、線圈的元器件散落在直流回路上，都有可能引發(fā)直流系統(tǒng)接地。

2.3 外部環(huán)境引發(fā)直流系統(tǒng)接地故障

大部分情形下，若是設(shè)備所處環(huán)境較為惡劣，那么也將使其運轉(zhuǎn)受到一定干擾。惡劣環(huán)境通常包括兩類，（1）雜物混入原材料中或是侵入設(shè)備內(nèi)部，從而導(dǎo)致設(shè)備及其相關(guān)配件的運行環(huán)境出現(xiàn)變化，最終引發(fā)直流系統(tǒng)接地問題或是直流回路的絕緣性能降低；（2）設(shè)備的外部環(huán)境較為潮濕，也容易出現(xiàn)直流接地問題。實際上，設(shè)備處于不良環(huán)境會對直流系統(tǒng)的運作帶來負面影響目前已經(jīng)獲得了一定的理論支持和實驗論證。

3 直流接地故障的危害

在各種直流接地故障中，兩點接地的危害最大，若是處理不當可能會導(dǎo)致嚴重的事故。一點接地則可能會引發(fā)保護設(shè)備和自動設(shè)備拒動或誤動；兩點接地除了會引發(fā)繼電保護設(shè)備、信號收發(fā)設(shè)備及自動設(shè)備無法正常運行以外，還可能使得直流保險燒斷，導(dǎo)致保護設(shè)備、自動設(shè)備以及控制回路電源短路。若是兩點接地在構(gòu)成較為復(fù)雜的保護回路中出現(xiàn)，那么有可能會導(dǎo)致部分繼電器短接，從而無法動作跳閘，出現(xiàn)越級跳閘現(xiàn)象，最終使得事故影響范圍擴大[2]。

（1）若是直流系統(tǒng)的正極接地，則會導(dǎo)致保護設(shè)備與自動裝置出現(xiàn)誤動或拒動情況。這是由于通常斷路器的跳閘與合閘線圈、繼電器線圈都是和負極電源連接在一起的，若是在這部分回路上再存在另一處直流接地，便可能導(dǎo)致電閘誤動。

（2）若是直流系統(tǒng)的負極接地，則會導(dǎo)致保護設(shè)備與自動裝置出現(xiàn)誤動或拒動情況。這是由于通常斷路器的跳閘與合閘線圈、繼電器線圈會在這部分回路中再存在另一處接地，線圈的被接地點便會出現(xiàn)短接而無法動作。當直流回路存在短路電流時也會引起電源保險被燒融，甚至會損壞繼電器接點，而一旦電源保險斷開就會失去電源與保護[3]。

（3）當直流系統(tǒng)一點接地時，如果沒有出現(xiàn)短路電流，便能夠繼續(xù)運作，但是必須立即找出接地位置，并予以解除；否則，若出現(xiàn)另一處接地，便會存在引發(fā)繼電保護設(shè)備、信號收發(fā)設(shè)備及繼電器無法正常運行等風險，也可能出現(xiàn)短路電流，使得空氣斷路器斷開或直流電源斷開，導(dǎo)致設(shè)備無法與電源保持連接。

4 變電站直流系統(tǒng)接地的處理方法

4.1 處理流程簡述

因為直流系統(tǒng)內(nèi)有安裝監(jiān)察設(shè)備，若是期間某一部位發(fā)生問題便會立即發(fā)送警報提示，在接地故障方面也會發(fā)出警報。變電站管理中心收到警報消息后，首先應(yīng)當準確分析接地的具體狀況，需要確定此接地故障是出現(xiàn)在負極、正極亦或是兩極。如果僅僅只是因為絕緣能力降低而引發(fā)接地故障，那么在了解其中的實際狀況以后再根據(jù)與其有所關(guān)聯(lián)的所有系統(tǒng)的運行方式、附近環(huán)境等采取科學合理的檢修措施實行檢查，準確判斷出接地事故的具體位置。在此環(huán)節(jié)中，需要按照規(guī)定流程進行，通常主要檢查順序是母線、段線及回路，然后按照相關(guān)規(guī)范進行檢查，以確保檢查工作的全面性，最終獲得故障的定位。具體接地故障處理方案如下。

（1）暫時停止系統(tǒng)運作。若是變電站內(nèi)突然發(fā)生接地故障，則需要立刻停止站內(nèi)全部工作，將所有人力集中于接地事故成因的排查工作上。首先，把變電站內(nèi)施工作業(yè)作為檢查核心，研究施工工作是否存在問題。例如，在擴建或是改建電力工程期間，施工接線是否存在異常，是否存在二次接線失誤或是新安裝的設(shè)備絕緣性是否過關(guān)等。必須要注意，部分變電站因為在施工方面的管理工作處理不到位，可能存在電纜隨意丟放的情況。例如，只把電纜的一側(cè)剪開接線，而另一側(cè)卻不進行管理隨意放置，而被亂放的電纜若是受自然因素腐蝕（如雨水、風力作用等），便會引發(fā)接地問題。接地事故成因排查需要按照先室外后室內(nèi)的原則，因為接地事故多發(fā)生在室外，且大多是直流電力設(shè)備電源出現(xiàn)問題。例如，檢查機構(gòu)箱內(nèi)是否存在進水或受潮問題；是否存在絕緣性降低、元器件漏電等情況。當對室外實行全面檢查后依然未查出問題時，再檢查室內(nèi)，將室內(nèi)作為重點檢查對象予以研究[4]。

（2）在檢查完室內(nèi)所有施工接線后，若是未發(fā)現(xiàn)問題，便將排查重點轉(zhuǎn)移至室內(nèi)元器件。對于元器件的檢查，主要檢查內(nèi)容為：核查其是否因為進水或是安裝位置不合理而發(fā)生潮濕、絕緣性不足等情況。

（3）若經(jīng)過這兩項檢查流程后依然未能準確判斷接地故障成因，便可采取接線或者拉線法來檢查、核驗回路。例如，部分變電站時常會發(fā)生直流絕緣下降的問題，而直流系統(tǒng)卻未出現(xiàn)接地狀況。對于此種情況便可采取接線或者拉線法來檢測回路。首先，需從信號回路開始實行檢測，分析其是否發(fā)生接地問題；其次，再對計量回路實行檢測，查驗事故狀態(tài)；最后，對保護回路實行檢測。

4.2 變電所直流接地事故處理注意事項

在排查變電站的直流接地故障時，必須要注意相關(guān)處理事項，以免出現(xiàn)意外。第一，需要分析判斷接地故障類型。通常，直流接地事故可分為3 種類型。在實行事故排查工作前，必須要準確判斷其屬于哪種類型的接地故障，然后再按照不同類型采取相應(yīng)排查措施。第二，在進行問題排查工作時，應(yīng)當依照一定順序來依次進行排查。直流接地故障排查是處理接地問題的重要步驟，必須要按照規(guī)定的順序逐步展開。在排查過程中，需要將直流系統(tǒng)的母線斷開，把直流系統(tǒng)合理劃分為多個小塊，再一一實行排查。此外，也可以按照接地故障的實際狀況，有針對性的分析故障可能發(fā)生的位置，縮小排查區(qū)域。第三，按照直流負荷值的高低來實施合理方案。按照直流負荷的具體情況，采取針對性措施，從而有效提升接地故障的處理效率[5]。

4.3 變電所直流系統(tǒng)接地的改進和預(yù)防措施

在解決變電站直流接地故障時，部分措施仍需進一步完善。具體在實行接地事故排查期間，參與排查工作的相關(guān)人員必須要嚴格按照安全規(guī)范，同安全人員一起開展事故排查，盡可能地避免在排查時使得單級接地發(fā)展成兩極接地的狀況，導(dǎo)致接地故障變得更加嚴重。除了這一方面需要改進外，還要增加一定的預(yù)防措施，從而有力防范直流接地故障的出現(xiàn)。（1）應(yīng)定期檢查系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備線路的使用情況，并做好保養(yǎng)工作，若是線路出現(xiàn)老化或絕緣性下降等問題，應(yīng)及時更換；（2）加大對周邊環(huán)境的控制力度，防止外界自然環(huán)境對線路造成損壞，從而引發(fā)接地事故，如殺蟲滅鼠、防雨防雷等；（3）需要及時檢查更新設(shè)備，全面監(jiān)察直流系統(tǒng)的絕緣性以及其他性能[6]。

5 結(jié) 論

變電站直流系統(tǒng)是電力系統(tǒng)安全運行的重要保障，做好變電站日常的維護和故障處理工作能夠有效地避免安全事故的發(fā)生。這就要求工作人員對接地故障的成因、查找方法以及解決措施熟練掌握，并在排查故障的過程中要做好工作記錄，以積累豐富的工 作經(jīng)驗。