直流系統(tǒng)接地故障處理方法探討

許海濤 楊瑞 王偉 黃闈

摘要：直流系統(tǒng)是指應(yīng)用于發(fā)電廠、變電站及其他使用直流設(shè)備用戶，為給信號設(shè)備、保護(hù)、自動裝置、事故照明、應(yīng)急電源及斷路器分合閘操作等提供直流電源的設(shè)備。直流系統(tǒng)能夠在外部電源中斷的情況下，由蓄電池繼續(xù)提供直流電源，從而保證負(fù)載的正常工作。但是在直流系統(tǒng)運(yùn)行過程中，接地故障常常發(fā)生，某電廠維修記錄顯示，接地故障占直流系統(tǒng)總故障數(shù)量的50%以上，極大占用了維修資源，也降低了直流系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng);接地故障;處理

一、直流系統(tǒng)接地

直流電源為帶極性的電源，為電源正極和電源負(fù)極。直流電源的“地”對直流電路來講僅僅是個中性點(diǎn)的概念。如果直流電源系統(tǒng)正極或負(fù)極對地間的絕緣電阻值降低至某一整定值，這時我們稱該直流系統(tǒng)有正接地故障或負(fù)接地故障。發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)所接設(shè)備多、回路復(fù)雜，在長期運(yùn)行過程中會由于環(huán)境的改變、氣候的變化、電纜以及接頭的老化、設(shè)備本身的問題等，而不可避免地發(fā)生直流系統(tǒng)接地。

二、直流系統(tǒng)接地故障的成因分析

（一）系統(tǒng)性因素引發(fā)直流系統(tǒng)接地故障

在直流回路運(yùn)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(biāo)準(zhǔn);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)。

（二）人為原因

直流系統(tǒng)檢修工作對技術(shù)人員的業(yè)務(wù)能力有著較高的要求，為了保證系統(tǒng)的良好狀態(tài)，會有專門技術(shù)人員定期或是不定期地進(jìn)行系統(tǒng)檢修。在柜門開關(guān)的過程中，如果不加以注意，可能會壓壞二次接線的絕緣外皮，使導(dǎo)體和金屬外殼發(fā)生接觸，出現(xiàn)接地故障。此外，檢修時，如果發(fā)現(xiàn)某一部分零件有問題，技術(shù)人員需要使用專業(yè)的零部件和工具進(jìn)行設(shè)備修理，由于技術(shù)人員配備的小零件比較多，在不加注意時，一些比較細(xì)小的零件可能會被遺落，比如螺絲、墊片、銅線等，這些小零件可能會搭接在端子和外殼上，引發(fā)接地故障。界限操作時，操作者出現(xiàn)技術(shù)的失誤、發(fā)生接線錯誤的情況或者是使用工具不當(dāng)都有可能出現(xiàn)接地故障。

（三）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(yùn)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(yùn)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(shí)際上，設(shè)備處于不良環(huán)境會對直流系統(tǒng)的運(yùn)作帶來負(fù)面影響目前已經(jīng)獲得了一定的理論支持和實(shí)驗論證。

三、變電站直流系統(tǒng)接地的處理方法

（一）拉回路法

一般先從信號回路、照明回路，再操作回路、保護(hù)回路等。具體步驟如下：首先，通過拉閘斷開饋線支路電源，如果接地故障消失，說明該支路發(fā)生了接地故障;斷電時間不應(yīng)超過3秒。其次，將接地故障支路分段解開端子，對每段饋線搖絕緣，找出接地故障位置。最后，排除接地故障并恢復(fù)該接地支路的供電。如果系統(tǒng)還存在接地故障，則重復(fù)上述過程，查找其他接地故障點(diǎn)。拉閘查找接地故障存在以下缺陷與隱患：有的接地找不出來;引起保護(hù)拒動;引起保護(hù)誤動。

（二）接地漏電流檢測法

接地漏電流檢測法是在直流電橋的原理上提出的[2]，其主要是通過直流電流傳感器來對其進(jìn)行詳細(xì)的檢測，在測試的過程中傳感器通過測試之后的顯示就能夠通過從直流正負(fù)母線中流入系統(tǒng)的每一個回路的電流之和來對接地回路進(jìn)行確認(rèn)，該種方法在實(shí)際作用的過程中有著非常高的精準(zhǔn)度，也是現(xiàn)階段比較常見的故障定位方法之一。

（三）接地故障排查法

接地故障排查法的具體實(shí)施過程為：首先，工作人員要對故障現(xiàn)場基本情況進(jìn)行核驗，避免檢修設(shè)備因為現(xiàn)場環(huán)境出現(xiàn)失靈問題，所以工作人員要全面剖析故障現(xiàn)場環(huán)境，尤其是金屬類設(shè)備在陰雨天氣影響下極易因為潮濕出現(xiàn)腐蝕問題，線路也容易因為濕氣發(fā)生短路。其次，使用電流絕緣檢測設(shè)備對各裝置設(shè)備的絕緣性進(jìn)行檢測，如果檢測設(shè)備發(fā)出警示信號，則說明該部分的絕緣性已經(jīng)遭受破壞，工作人員可以將檢修重點(diǎn)放在更換絕緣材料方面，但是若檢修工作是在潮濕環(huán)境下開展，工作人員需要明確警示信號的出現(xiàn)是否是因為設(shè)備受到天氣影響出現(xiàn)故障。最后，如果直流系統(tǒng)的接地故障所引發(fā)的后果是瞬間停電，工作人員便無法采取上述兩點(diǎn)方法，這時工作人員可以采取瞬間停電法，第一步將與繼電保護(hù)裝置無關(guān)的電源切斷，第二步關(guān)閉后方繼電保護(hù)裝置，第三步依次切斷與直流系統(tǒng)有關(guān)的各類設(shè)備電源。

（四）接地故障定位法

接地故障定位法主要用來確定故障點(diǎn)，通常采用定位儀、便捷式查找儀等設(shè)備對故障進(jìn)行定位，采用該方法的前提是已經(jīng)明確接地故障范圍。目前，變電站的工作人員在采用該方法定位故障點(diǎn)時，選用的儀器設(shè)備是便捷式直流接地故障查找儀，使用該儀器定位接地故障不需要工作人員預(yù)先切斷直流系統(tǒng)的回路電源，對直流系統(tǒng)的運(yùn)行情況以及其他電力相關(guān)設(shè)備的影響較小，能夠維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，提高故障處理效率與質(zhì)量。簡而言之，利用接地故障定位法對直流系統(tǒng)的接地故障點(diǎn)進(jìn)行查找定位，可以保障故障處理的高效性與及時性，極大程度上可以為變電站節(jié)約檢修成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（五）絕緣檢測選線裝置

在直流屏正常工作的狀態(tài)下，裝置監(jiān)測的對象為母線電壓和母線絕緣電阻。當(dāng)發(fā)生接地故障時，系統(tǒng)會檢測到正負(fù)母線電壓和絕緣超出了正常范圍，并發(fā)出警報。絕緣監(jiān)測選線裝置借助于現(xiàn)代化監(jiān)測技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行故障的速度很快且能夠顯示回路編號。但是，絕緣監(jiān)測選線裝置的監(jiān)測對象只是直流回路接地的具體接地回路或者支路，不能夠確定具體的接地點(diǎn)。并且由于監(jiān)測點(diǎn)的安裝數(shù)量有限，絕緣檢測選線裝置在確定并縮小故障范圍時的難度很大，同時，安裝絕緣監(jiān)測選線裝置對施工技術(shù)有著比較嚴(yán)格的要求，且在監(jiān)測的過程中容易受到現(xiàn)場交流系統(tǒng)的干擾，影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（六）變電所直流系統(tǒng)接地的改進(jìn)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(jìn)一步完善。具體在實(shí)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(yán)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(yán)重。除了這一方面需要改進(jìn)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。

四、結(jié)論

綜上所述，變電站長時間運(yùn)行使得直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的頻率增加，嚴(yán)重影響變電站的正常運(yùn)行。因此，工作人員要明確解決直流系統(tǒng)接地故障的重要性，采用接地故障定位法、瞬時拉路法等方法開展接地故障檢修工作，提高直流系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，保證變電站生產(chǎn)活動正常開展，實(shí)現(xiàn)社會效益與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧崇運(yùn).淺析變電站直流控制系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)和接地故障處理[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018，26（34）：50，52.

[2]李應(yīng)文，彭明智，張純.直流電源系統(tǒng)直流環(huán)網(wǎng)與交流竄入的原因及危害[J].自動化與儀器儀表，2018（7）：57-60.

[3]鄧健鏘.500kV變電站直流系統(tǒng)異常分析及接地處理措施探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（36）：51，53.