黃思磊　王印月

摘 要：作為變電站的重要組成部分，直流系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用非常廣泛，具有為相關(guān)系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)提供電源的作用。變電站運(yùn)行的環(huán)境各不相同，有些地方環(huán)境較為惡劣，這就給變電站的安全運(yùn)行帶來了不利因素，直流系統(tǒng)接地故障時有發(fā)生。文章對變電站直流系統(tǒng)接地故障的產(chǎn)生原因進(jìn)行了深入的分析，并針對其故障處理原則及處理方法進(jìn)行了詳細(xì)的探討，為減少故障的發(fā)生、促進(jìn)變電站穩(wěn)定運(yùn)行提供理論參考。

關(guān)鍵詞：變電站；直流系統(tǒng)；接地故障；處理方法

1 變電站直流系統(tǒng)接地的產(chǎn)生

1.1 直流系統(tǒng)接地的概念

由于直流電源為帶極性的電源，即電源正極和電源負(fù)極，電力系統(tǒng)交流電源有一個“地”的重要概念，為了系統(tǒng)安全，變電站、發(fā)電廠所有設(shè)備的外殼都會牢牢的接在這個“地”上，而且希望其阻抗越低越好。直流電源的“地”并不是實際接地，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規(guī)定定值，這時我們稱直流系統(tǒng)有正接地故障或負(fù)接地故障。

在環(huán)境、氣候、污染、高溫等外界條件的影響下，很容易導(dǎo)致直流系統(tǒng)電纜和接線端子老化，以及設(shè)備本身發(fā)生故障、元件產(chǎn)生損壞，進(jìn)而引起某些絕緣薄弱元件絕緣水平降低，嚴(yán)重的情況下甚至使絕緣遭到破壞進(jìn)而導(dǎo)致直流接地故障的發(fā)生。直流系統(tǒng)具有負(fù)荷涉及面廣、分布支路多的特點(diǎn)，并且隨著運(yùn)行時間的增加，發(fā)生故障的可能性也隨之增大。通常來說，在濃霧或大雨等惡劣的天氣，對于直流系統(tǒng)的絕緣性能非常不利，這時如果電纜、設(shè)備、元器件等存在老化現(xiàn)象，將使其絕緣水平明顯下降，進(jìn)而引發(fā)直流系統(tǒng)接地。然而，在天氣好轉(zhuǎn)時故障可能會消失。在進(jìn)行設(shè)備的檢修或者改造施工時，由于操作不規(guī)范或其他原因造成直流系統(tǒng)回路線頭松動、脫落并碰觸金屬外殼，從而引起直流系統(tǒng)接地。此外，直流系統(tǒng)接地故障也可能因變電站二次裝置燒毀而引發(fā)，并通常伴有保護(hù)動作，開關(guān)拒跳、拒合以及焦糊味等情況。

1.2 直流系統(tǒng)接地故障產(chǎn)生的原因

直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障的原因是多種多樣、十分復(fù)雜的。然而，也可以簡單地歸結(jié)為人為和自然兩方面的原因。一般來說，人為因素是由于工作人員不細(xì)心或沒有按照規(guī)范進(jìn)行操作。例如在二次回路帶電工作時，使直流電源接觸到接地部分。電纜在人為的機(jī)械力作用下造成損傷，屏蔽層與電芯線接觸。如果是芯線絕緣損傷，則不同于直接接地，不一定會立刻有接地信號發(fā)出。因此，并不容易被發(fā)現(xiàn)，如遇濃霧或大雨等天氣引起濕度的增大，接地故障就很容易發(fā)生。

自然因素所導(dǎo)致的接地有多種原因，如設(shè)備質(zhì)量不合乎要求，直流系統(tǒng)絕緣老化；雨天或霧天等惡劣天氣增大濕度，降低室外的直流系統(tǒng)絕緣性能；室外斷路器電纜的保護(hù)鐵管長期積水；由于變壓器滲油、防水不嚴(yán)引起變壓器的非電量回路絕緣受到損壞；因為集聚灰塵或受潮等原因，引起設(shè)備端子絕緣性能降低。

2 變電站直流系統(tǒng)接地故障的處理原則

2.1 在對故障進(jìn)行處理時，必須采取具體的、有效的安全措施，避免出現(xiàn)保護(hù)誤動作。在進(jìn)行故障的查找和處理時，不允許一人進(jìn)行操作，必須由兩人及以上同時進(jìn)行。為防止故障被擴(kuò)展，在處理故障時，應(yīng)避免引起直流短路和另一點(diǎn)接地。二次回路嚴(yán)禁有人工作。

2.2 判斷故障時要按照一定的順序，即先微機(jī)后人工、先外后內(nèi)、先次后重、先信號再控制。通常來說，直流系統(tǒng)會配有絕緣監(jiān)察裝置，應(yīng)先根據(jù)監(jiān)察裝置查詢到的故障，去檢查懷疑有故障的支路。對于沒有絕緣監(jiān)察裝置的直流系統(tǒng)，或監(jiān)察裝置判斷有誤，就需要進(jìn)行人工查找。對于直流系統(tǒng)來說，室外受到環(huán)境的影響較大，發(fā)生故障的可能性較高，因此在進(jìn)行故障查找時先排除室外故障，再進(jìn)行室內(nèi)故障的查找。

2.3 順停法拔插直流熔斷器或者空氣開關(guān)時應(yīng)經(jīng)調(diào)度同意，且避免在高峰負(fù)荷時進(jìn)行。

3 變電站直流系統(tǒng)接地故障的處理

3.1 處理方法

3.1.1 利用絕緣監(jiān)察裝置判斷

在變電站的直流母線上，裝有微機(jī)型絕緣監(jiān)察裝置，母線通常分為兩段。正常工作狀態(tài)下的直流系統(tǒng)，母線電壓可以在監(jiān)察裝置上顯示。此外，監(jiān)察裝置還具有對直流系統(tǒng)正、負(fù)母線的絕緣狀況進(jìn)行監(jiān)測的作用。當(dāng)接地故障發(fā)生時，裝置自動啟動報警并產(chǎn)生低頻信號，由正負(fù)直流母線平衡對地注入直流系統(tǒng)。每一條支路都安裝有傳感器，用于接收低頻信號。接下來，由CPU分析各條線路所采集到的信號電流，從而對故障線路號和接地電阻值進(jìn)行判斷，實現(xiàn)自動選接地線的目的。

3.1.2 利用拉路法進(jìn)行判斷

一點(diǎn)接地故障發(fā)生后，直流系統(tǒng)的絕緣檢測裝置將發(fā)出報警信號。工作人員對于接地點(diǎn)的具體位置應(yīng)及時查找并盡快消除。通過微機(jī)型絕緣監(jiān)察裝置，能夠?qū)拥攸c(diǎn)所在的直流饋線回路加以確定。對于直流系統(tǒng)沒有設(shè)置可以確定接地點(diǎn)所在饋線回路的絕緣監(jiān)察裝置的情況，一點(diǎn)接地故障出現(xiàn)時，應(yīng)首先縮小接地點(diǎn)可能存在的范圍。通常情況下，可以采用“拉路法”來確定哪一條饋線回路發(fā)生了接地故障。

在進(jìn)行接地故障的查找前，應(yīng)對直流系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行充分的了解，從而更加快速和準(zhǔn)確的查找和判斷故障的原因。例如系統(tǒng)運(yùn)行是否正常、回路工作情況、天氣的因素等。查找故障時，應(yīng)依據(jù)先信號和照明部分后操作部分，先室外部分后室內(nèi)部分的順序。切斷各專用直流回路的時間不得超過3s，回路是否接地都必須合上。切斷前應(yīng)該采取相應(yīng)的安全措施，因為如果發(fā)生直流失電，可能會導(dǎo)致保護(hù)及自動裝置誤動。

3.2 查找步驟

3.2.1 定位到總路空氣開關(guān)

目前直流屏上都安裝有微機(jī)直流絕緣檢測儀，發(fā)生直流接地時，絕緣檢測儀會報出是哪一極（正極還是負(fù)極）接地、接地電阻是多少，隨后會報出接地支路號，根據(jù)支路號就可將接地點(diǎn)定位到總路空氣開關(guān)。

3.2.2 定位到分路空氣開關(guān)

用內(nèi)阻不高于20000Ω/V的萬用表或電壓表在直流屏監(jiān)視接地極母線對地電壓。根據(jù)現(xiàn)場標(biāo)示和相關(guān)圖紙，找出總路空開下級串接的所有空氣開關(guān)（或熔斷器），按照先信號后控制、先室外后室內(nèi)的原則排出拉路順序。

3.2.3 找出接地的確切位置和確切原因

定位到分路空開后，已沒有空氣開關(guān)可拉，接地點(diǎn)的進(jìn)一步分區(qū)和判斷只有依次解開控制室到場地直流電纜芯線。每解開一根電纜，就用搖表在端子排測量接地極對地絕緣電阻，若絕緣恢復(fù)，則接地點(diǎn)在本電纜和電纜對側(cè)回路之內(nèi)。若解開所有電纜前絕緣仍沒有變化，則接地點(diǎn)位于保護(hù)屏內(nèi)部。按上述方法解開電纜芯對回路進(jìn)一步分段，搖測絕緣，再仔細(xì)察看，反復(fù)觸摸，直至查出接地點(diǎn)。

4 結(jié)束語

在變電站中，直流電源的應(yīng)用非常廣泛，作為各種重要設(shè)備的電源，直流電源的安全性和可靠性是非常關(guān)鍵的因素。供電的安全與否對于整個變電站都有著至關(guān)重要的作用，是變電站得以安全、正常運(yùn)行的前提和保障。為此，必須對直流系統(tǒng)接地的產(chǎn)生原因和引發(fā)的后果進(jìn)行深入的分析和研究，并獲得相應(yīng)的解決方案和措施，以確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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