李 昱 周中華/國(guó)網(wǎng)新疆電力公司布爾津縣供電公司

直流系統(tǒng)接地故障查找方法探討及防范接地措施

李 昱 周中華/國(guó)網(wǎng)新疆電力公司布爾津縣供電公司

直流系統(tǒng)作為變電站繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置、控制、信號(hào)、事故照明等系統(tǒng)的電源供給，其重要性不容忽視。若直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障，輕則在變電設(shè)備發(fā)生異常時(shí)無(wú)法發(fā)出告警信息，重則導(dǎo)致保護(hù)裝置誤跳開(kāi)關(guān)或系統(tǒng)故障時(shí)保護(hù)拒動(dòng)造成越級(jí)事故。而直流接地是直流系統(tǒng)最易發(fā)生的故障，本文就如何查找直流系統(tǒng)接地故障略加探討，并就如何有效防范直流接地故障的發(fā)生提出些措施。

直流；接地故障；查找方法

前言：

直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障后，直接表現(xiàn)為常規(guī)站中央信號(hào)屏上“直流系統(tǒng)接地”光字牌亮，警鈴響。綜合自動(dòng)化站監(jiān)控機(jī)發(fā)“直流接地”事故信號(hào)并伴有告警音響。用萬(wàn)用表測(cè)量直流屏后“+”“－” 輸出端子，一端為0V，一端為220V則為金屬性接地，若一端為明顯低與110V，一端明顯高于110V則為非金屬性接地。并非所有接地故障都是持續(xù)性的，部分故障為瞬間發(fā)生且出現(xiàn)頻次較多，經(jīng)驗(yàn)表明瞬間多發(fā)的直流接地故障若未及時(shí)消除，最終將發(fā)展為持續(xù)性接地故障。

一、直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障的原因

變電站直流系統(tǒng)因分布較廣，既有室內(nèi)部分也有室外部分，且外露部分較多。電纜數(shù)目多，且較長(zhǎng)。所以，很容易受塵土、潮氣的腐蝕，使某些絕緣薄弱元件絕緣降低，甚至絕緣破壞造成直流接地。

（一）二次回路絕緣材料不合格、絕緣性能低，年久失修、嚴(yán)重老化或存在某些損傷缺陷如磨傷、砸傷、壓傷、剝傷等導(dǎo)致直流系統(tǒng)非金屬性接地，一般更換備用芯或備用電纜后恢復(fù)正常。

另外設(shè)備二次配線部分磨損，投運(yùn)后受振動(dòng)、發(fā)熱等外力影響，導(dǎo)致磨損部分絕緣破壞，也會(huì)引起直流系統(tǒng)金屬性接地。

（二）二次回路及設(shè)備嚴(yán)重污穢和受潮、接地盒（電纜穿管）進(jìn)水，使直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣嚴(yán)重下降。

如：隔離開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱或其它設(shè)備電纜穿管內(nèi)積水嚴(yán)重，長(zhǎng)期浸泡導(dǎo)致整個(gè)電纜絕緣破壞，引起直流系統(tǒng)金屬性接地，需更換電纜才能恢復(fù)正常。

（三）小動(dòng)物爬入或小金屬零件掉落在元件上造成直流接地故障，或在特定環(huán)境下遭受外力影響，引起接地故障。

二、直流系統(tǒng)接地故障的危害

直流接地故障中，危害較大的是兩點(diǎn)接地，一旦系統(tǒng)發(fā)生兩點(diǎn)接地故障，便有可能構(gòu)成接地短路，造成繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的誤動(dòng)或拒動(dòng)，或造成直流保險(xiǎn)熔斷，使保護(hù)及自動(dòng)裝置、控制回路失去電源。在復(fù)雜的保護(hù)回路中同極兩點(diǎn)接地，還可能將某些繼電器短接，不能動(dòng)作于跳閘、致使越級(jí)跳閘。

（一）直流正極接地，有使保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)的可能。因?yàn)橐话闾祥l線圈、繼電器線圈正常與負(fù)極電源接通，若這些回路再發(fā)生一點(diǎn)直流接地，就可能引起誤動(dòng)作。

（二）直流負(fù)極接地，有使保護(hù)自動(dòng)裝置拒絕動(dòng)作的可能。因?yàn)椋?、合閘線圈、保護(hù)繼電器會(huì)在這些回路再有一點(diǎn)接地時(shí)，線圈被接地點(diǎn)短接而不能動(dòng)作。同時(shí)，直流回路短路電流會(huì)使電源保險(xiǎn)熔斷，并且可能燒壞繼電器接點(diǎn)，保險(xiǎn)熔斷會(huì)失去保護(hù)及操作電源。因此，規(guī)程上規(guī)定直流系統(tǒng)在接地達(dá)到50V以上時(shí)，應(yīng)停止直流系統(tǒng)上的一切工作，并進(jìn)行選擇查找接地點(diǎn)，防止造成兩點(diǎn)接地。

三、直流系統(tǒng)接地故障的查找方法及處理

直流系統(tǒng)接地故障的查找方法可分為兩種：使用直流接地故障定位儀器查找和人工使用萬(wàn)用表查找。

直流接地故障定位儀的工作原理是：當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障或絕緣降低(整個(gè)直流系統(tǒng)絕緣電阻小于報(bào)警整定值)，直流系統(tǒng)電壓監(jiān)測(cè)裝置發(fā)出警報(bào)時(shí)，將信號(hào)發(fā)生器接入直流系統(tǒng)的正、負(fù)母線和地之間。信號(hào)發(fā)生器自動(dòng)判斷直流系統(tǒng)電壓等級(jí)，判斷接地故障的極性、接地程度，分析絕緣監(jiān)測(cè)平衡電橋回路接線方式和平衡電橋的電阻取值，形成信號(hào)輸出的智能反饋，向直流正負(fù)母線和地間，發(fā)射出低頻信號(hào)。通過(guò)故障檢測(cè)器檢測(cè)各回路對(duì)地絕緣的直流電源漏電流，并模擬顯示接地回路絕緣狀態(tài)，判斷出接地故障回路（支路），并繼續(xù)沿故障回路（支路）檢測(cè)出接地故障，將故障點(diǎn)準(zhǔn)確定位。

現(xiàn)僅就人工使用萬(wàn)用表查找故障的方法略加探討。

人工查找直流接地故障的一般順序和方法：

（一）首先分清接地故障的極性，大致分析故障發(fā)生的原因。了解接地前有無(wú)停送電或倒閘操作，（多數(shù)在操作后發(fā)生直流接地的，故障點(diǎn)都在此操作間隔上）近期是否有大風(fēng)或雷雨天氣，（判斷故障點(diǎn)是否處于室外）。若站內(nèi)二次回路有工作，或有設(shè)備檢修試驗(yàn)，應(yīng)立即停止。

（二）采取拉路檢查的方法縮小故障范圍。先大致判斷出接地故障存在的范圍為10kV、35kV還是110kV系統(tǒng)，再逐一進(jìn)行拉路。先取下信號(hào)保險(xiǎn)，看接地現(xiàn)象是否消失，再取操作保險(xiǎn)，無(wú)論取下保險(xiǎn)后接地是否消失，都要在3S內(nèi)恢復(fù)保險(xiǎn)。若直流系統(tǒng)之間保持著獨(dú)立，即信號(hào)、控制回路沒(méi)有混接現(xiàn)象，各間隔之間沒(méi)有混接，此步很快即可完成。

（三）具體操作時(shí)由一人進(jìn)行取（給）保險(xiǎn)的操作，另一人使用萬(wàn)用表直流檔位在任一直流電源處進(jìn)行測(cè)量（正接地時(shí)測(cè)量正電源處，負(fù)接地則測(cè)量負(fù)電源處）。若取下某一保險(xiǎn)后，萬(wàn)用表指示由0V突變到70～80V左右，即可判斷出接地點(diǎn)在此間隔內(nèi)及處于信號(hào)回路還是操作回路了。因保險(xiǎn)取下時(shí)間短，接地故障只是瞬間消失，直流母線電壓不能馬上恢復(fù)至“+”“－”110V，在加上萬(wàn)用表的靈敏度問(wèn)題，所以表頭指示只能達(dá)到70～80V左右。這一步能否準(zhǔn)確迅速的完成，取決于工作人員對(duì)站內(nèi)直流系統(tǒng)的熟悉程度和對(duì)故障綜合判斷的能力。

（四）判斷出接地點(diǎn)所處間隔后，應(yīng)檢查有無(wú)環(huán)網(wǎng)點(diǎn)，有則需解開(kāi)環(huán)網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行下一步檢查。然后采用逐段排除法進(jìn)行故障點(diǎn)定位，即在此間隔直流外回路上任一點(diǎn)將二次線從端子排上解下，用萬(wàn)用表測(cè)量二次線頭上的電壓，若為0V則說(shuō)明接地點(diǎn)在此線頭與電源端之間，若為110V則說(shuō)明接地點(diǎn)在二次線接線端子排與背離電源端之間。判斷出方向后，再采用此方法一路查找下去，直到找到兩個(gè)點(diǎn)A、B。A點(diǎn)確認(rèn)出接地點(diǎn)在A與電源端之間，B點(diǎn)確認(rèn)出接地點(diǎn)在B與背離電源端之間，則故障點(diǎn)就處于A、B兩點(diǎn)之間。這一步檢查存在大量的工作量及危險(xiǎn)性，在解線與接線的過(guò)程中極易造成直流第二點(diǎn)接地或誤碰其他設(shè)備，輕則造成保險(xiǎn)熔斷，重則造成開(kāi)關(guān)誤跳。因此要求工作人員小心謹(jǐn)慎，并對(duì)操作、信號(hào)等二次回路了如指掌，明白每根二次線的作用及走向，否則面對(duì)眾多的二次線猶如大海撈針毫無(wú)頭緒，也極易造成事故。

（五）再次解開(kāi)A、B兩點(diǎn)接線進(jìn)行絕緣測(cè)試確認(rèn)絕緣下降或遭到破壞后，找到備用芯線進(jìn)行更換。若已無(wú)備用芯線，或備用芯線絕緣也已破壞，只有更換整根電纜進(jìn)行處理了。多數(shù)的直流接地故障，按照以上的步驟和方法均可順利排除。

四、檢查中應(yīng)注意的安全事項(xiàng)

（一）拉路檢查時(shí)，應(yīng)經(jīng)調(diào)度同意，時(shí)間不得超過(guò)3秒鐘，動(dòng)作應(yīng)迅速，防止失去保護(hù)電源及帶有重合閘電源的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

（二）為防止誤判斷，觀察接地現(xiàn)象是否消失時(shí)，應(yīng)從信號(hào)、光字牌和萬(wàn)用表指示情況綜合判斷。

（三）盡量避免在高峰負(fù)荷時(shí)進(jìn)行。

（四）防止人為造成短路或另一點(diǎn)接地，導(dǎo)致誤跳閘。

（五）按符合實(shí)際的圖紙進(jìn)行，防止拆錯(cuò)端子線頭，防止恢復(fù)接線時(shí)遺留或接錯(cuò)；所拆線頭應(yīng)做好記錄和標(biāo)記。

（六）在已有一點(diǎn)接地的情況下，不得使用萬(wàn)用表的通斷檔位進(jìn)行測(cè)量。

（七）必要時(shí)在拉路前，解除可能誤動(dòng)的保護(hù)，操作電源恢復(fù)后再投入保護(hù)。

五、防范直流系統(tǒng)接地的措施

據(jù)了解，多數(shù)的直流接地故障是由于二次電纜絕緣下降或遭到破壞引起，且故障點(diǎn)處于室外隔離刀閘處的較多。分析原因主要是電纜敷設(shè)穿管、或剝線時(shí)，外絕緣層遭到破壞，在室外氣候的影響下，極易絕緣受損引發(fā)直流接地。因此在日常的運(yùn)行檢修維護(hù)工作時(shí)，采取措施來(lái)避免接地故障的發(fā)生對(duì)保證設(shè)備的安全運(yùn)行是有必要的。

1.規(guī)范施工工藝，從源頭上避免埋下隱患。

2.利用停電機(jī)會(huì)對(duì)室外端子排、輔助開(kāi)關(guān)等二次設(shè)備進(jìn)行清掃。

3.保證斷路器端子箱、斷路器機(jī)構(gòu)箱、隔離開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱等二次電纜穿管處封堵完好，避免雨水流入造成浸泡。

4.加強(qiáng)對(duì)室外電纜的絕緣測(cè)試工作，在絕緣開(kāi)始下降還未遭到破壞前，采取措施，避免直流接地的發(fā)生。

六、結(jié)束語(yǔ)

直流系統(tǒng)接地故障嚴(yán)重影響到系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此正確掌握直流接地故障的查找和排除方法是很有必要的，以上些許經(jīng)驗(yàn)，望能夠給同行們?cè)诠ぷ髦袔?lái)一點(diǎn)幫助。