顏瑞東（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東　江門　529000）

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變電站直流系統(tǒng)接地故障分析及處理策略

顏瑞東
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東江門529000）

摘要：變電站直流系統(tǒng)接地故障會影響直流系統(tǒng)的安全運行，近年來，直流系統(tǒng)接地技術(shù)不斷發(fā)展，積極防范接地故障，加大直流系統(tǒng)安全運行管理力度，已經(jīng)成為行內(nèi)專業(yè)人員共同關(guān)注的焦點。本文分析了變電站直流系統(tǒng)接地故障的類型、故障查找與處理的方法。

關(guān)鍵詞：變電站；直流系統(tǒng)；接地故障；分析；處理；對策

0　前言

在整個電力系統(tǒng)中，直流系統(tǒng)發(fā)揮著關(guān)鍵而重要的作用，分布范圍較廣，支持著整個電網(wǎng)的安全、持續(xù)運行，然而，由于受到內(nèi)外因素的干擾，變電站直流系統(tǒng)容易出現(xiàn)接地故障，要想有效排查這些故障，就必須掌握科學(xué)先進(jìn)的技術(shù)，提高故障排查工作效率，維護(hù)變電站的安全運行。

1　變電站直流系統(tǒng)接地故障

直流系統(tǒng)電源具有正負(fù)極性之分，要想保證變電站直流系統(tǒng)的安全，各大變電站各項電力設(shè)備都要實行接地處理，同時要控制阻抗數(shù)值。所謂的變電站直流系統(tǒng)接地故障就是電源正極或電源負(fù)極對地絕緣阻抗數(shù)值較低，下降到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值以下，因此，直流系統(tǒng)接地故障也有正負(fù)之分?，F(xiàn)實中的變電站直流系統(tǒng)較為復(fù)雜、分布較多、線路設(shè)置較廣，對應(yīng)的負(fù)荷涉及范圍也較大，面臨著四周相對復(fù)雜的環(huán)境條件、氣候狀況等，惡劣的自然社會環(huán)境條件會對直流線路、電氣設(shè)備等帶來不良影響，導(dǎo)致線路絕緣受損、端口破裂等問題，影響各個設(shè)備的絕緣度，從而引發(fā)接地故障。直流系統(tǒng)接地示意圖如下圖1所示。

2　變電站直流系統(tǒng)接地故障主要形式

變電站直流系統(tǒng)由于處于不同的區(qū)位環(huán)境、地理位置，其接地故障也有著明顯區(qū)別，通常包括室內(nèi)接地故障、室外接地故障，從引發(fā)故障的原因方面考慮，又涵蓋各種不同的接地故障形式，具體體現(xiàn)為：

（1）錯接線導(dǎo)致的接地故障。變電站直流系統(tǒng)二次接線中，電氣設(shè)備的電纜芯的兩頭未能都按照規(guī)定同端子接線運行，而是未經(jīng)處理，處于裸露狀態(tài)，或者同其他線路錯接一起，從而導(dǎo)致了接地故障的出現(xiàn)。

此外，如果接線出現(xiàn)連接松動、脫離等現(xiàn)象時，也可能出現(xiàn)接地故障，例如：位于斷路器端子排的二次線，如果出現(xiàn)螺栓松動現(xiàn)象，則可能導(dǎo)致斷路器接線頭的滑落，從而導(dǎo)致接地故障。

（2）電氣設(shè)備受損導(dǎo)致的接地故障。電力線路的實際設(shè)計中，為了提高絕緣水平、保證安全運行，通常會將抗干擾電容設(shè)備安裝于電力系統(tǒng)正負(fù)極和大地之間，達(dá)到抗干擾、保護(hù)系統(tǒng)安全的目的，然而，當(dāng)電容器遭受外界影響，出現(xiàn)擊穿、內(nèi)部元件損壞等問題時，則很容易出現(xiàn)直流接地問題。

（3）接線絕緣下降導(dǎo)致的接地故障。二次接線處于較為復(fù)雜的運行環(huán)境中，既要受到外界因素的干擾，又可能受到內(nèi)部因素的破壞。例如：陰雨連綿季節(jié)，雨水的反復(fù)侵蝕與滲透可能導(dǎo)致二次接線盒內(nèi)進(jìn)水，從而導(dǎo)致接線樁頭和接線盒外殼之間導(dǎo)電，造成接地故障。隨著電力系統(tǒng)的運行，其中一些轉(zhuǎn)動性零部件的反復(fù)運轉(zhuǎn)，很容易損害二次線的絕緣層，從而引發(fā)直流接地現(xiàn)象。

（4）直流系統(tǒng)由于長時間工作，其二次設(shè)備在內(nèi)外破壞力的作用下，其絕緣層可能發(fā)生破壞、變質(zhì)現(xiàn)象，絕緣度下降，從而引發(fā)接地故障。當(dāng)電力系統(tǒng)施工工藝尚未達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，直流線路裸露也可能導(dǎo)致接地問題。

3　變電站直流系統(tǒng)接地故障的查找方法

3.1定位法

定位法是接地故障查找的一項有效方法，通常選擇便攜式直流接地故障定位設(shè)備進(jìn)行故障定位，此定位設(shè)備目前已被廣泛而深入地運用于直流系統(tǒng)故障查找中，其優(yōu)勢和便捷因素體現(xiàn)在：在不切斷直流回路的情況下，能夠直接定位查找故障，維持系統(tǒng)的正常供電，從而確保了接地故障查找工作效率。

3.2拉回路法

拉回路法進(jìn)行接地故障查找，具體的查找方法為：斷開各個線路中的空氣開關(guān)、熔斷器等實施斷電查找，以此來隔離接地點，使其處于空氣開關(guān)管轄的直流回路系統(tǒng)，然后，解開電纜芯，進(jìn)一步限定接地點位置，最后將相關(guān)的元件、器件等拔除，確保故障點限制于插件內(nèi)部或外部，直至接地點被定于特定回路，通過搖表遙測，從而發(fā)現(xiàn)故障點。

拉回路法需要斷開查找回路中的直流電源，電源斷開有一定的時間限制，通常要在3S以內(nèi)，而且要遵循科學(xué)的規(guī)律逐一斷開，具體的次序為：第一步：斷開信號回路，第二步：斷開照明回路，第三步：斷開操作回路；第四步：斷開保護(hù)回路。然而，由于變電站二次回路系統(tǒng)具有一定的復(fù)雜性，同時，隨著系統(tǒng)優(yōu)化、改造工作的深入，其中難免存在錯綜復(fù)雜的閉環(huán)回路，這必然為故障檢測帶來困難。

3.3在線監(jiān)測法

所謂的在線監(jiān)測法主要是依托于直流接地故障選線設(shè)備，發(fā)揮其在線監(jiān)測功能，對直流系統(tǒng)的接地狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，此系統(tǒng)能夠及時、準(zhǔn)確地提供直流系統(tǒng)的相關(guān)故障信息，例如：接地狀況、故障情況等，然而，實際監(jiān)測過程中也存在一定的缺點，具體體現(xiàn)在: 不能準(zhǔn)確、高效地定位故障點，而且監(jiān)測點的設(shè)置數(shù)量、安裝位置等都會影響檢測效果，接地點故障查找范圍過大，為故障的解除與處理帶來困難，從某種意義上來看，在線監(jiān)測法具有一定的局限性。同時，在線檢測設(shè)備的安裝相對復(fù)雜，檢測精度受到影響，同時，容易受到外界因素的干擾，出現(xiàn)信息誤報現(xiàn)象。

3.4低頻探測法

選擇鉗形電流探頭實施故障監(jiān)測，來自于監(jiān)測設(shè)備的接地警示信息被接收后，可以把低頻交流信號加在直流故障母線和大地之間，低頻電流則將途徑信號發(fā)生設(shè)備、直流系統(tǒng)、接地點等進(jìn)行傳輸，再啟動鉗形電源探頭來逐個點進(jìn)行故障檢測，同時，探尋低頻電流的流動方向和軌跡，此時位于接地點之前與之后的低頻電流會有所差異，通過分析二者間的差距來對應(yīng)準(zhǔn)確定位接地位置。低頻探測法的優(yōu)勢體現(xiàn)在無需斷電查找，然而，實際故障能否查找精準(zhǔn)容易受到系統(tǒng)分布電容的干擾。

4　變電站直流系統(tǒng)接地故障的科學(xué)處理方法

當(dāng)變電站直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時，首先要對接地情況作出深入分析，通過分析直流系統(tǒng)所處環(huán)境特點、氣候特征等來初步判斷可能出現(xiàn)接地的位置，先從室內(nèi)入手排查故障點，再逐步過渡到室內(nèi)進(jìn)行查找，先合閘再控制，先自總電源入手進(jìn)行故障查找，再逐步過渡到支路電源，逐區(qū)域、逐范圍地查找，也可以借助拉路法進(jìn)行故障查找，這其中需要控制直流回路斷開的時間。具體的故障查找步驟如下：

（1）深入調(diào)查并分析直流系統(tǒng)情況。利用絕緣監(jiān)測裝置，發(fā)揮其絕緣監(jiān)測功能，從中得出直流線路接地類型，具體分析出接地極性，判斷屬于正極接地或是負(fù)極接地。

（2）瞬間斷開各個合閘電源。如果發(fā)現(xiàn)此時不再出現(xiàn)接地故障信息，意味著接地故障點出現(xiàn)在合閘回路上，此時，就可以單獨針對合閘回路展開分析，通過拉合其負(fù)荷開關(guān)，同時對分支線路的故障進(jìn)行檢查與分析。根據(jù)分析結(jié)果來大致判斷故障所處的大致區(qū)域，并及時切斷這一區(qū)域內(nèi)各個設(shè)備的正極端子，對應(yīng)查看故障警示信息，判斷得出故障問題所處位置，繼續(xù)逐步深入分析并查找，最終得到接地點位置。

5　直流系統(tǒng)接地故障查找的關(guān)鍵問題

變電站直流系統(tǒng)接地故障查找需要遵循科學(xué)的規(guī)律和規(guī)則，其中要積極維護(hù)設(shè)備的安全，保證工作人員的人身安全，實際的故障查找中要重點關(guān)注以下問題：

如果變電站直流系統(tǒng)內(nèi)部的某點出現(xiàn)接地故障時，則禁止在第二回路實施施工操作。

此時，選擇“拉回路”法查找故障，需要先切斷直流電源，此項操作的展開需要先得到調(diào)度的允許，而且要控制操作時間，一般在3秒內(nèi)，確保操作效率。

要想提高故障判斷的準(zhǔn)確性，需要故障監(jiān)測人員細(xì)致、耐心地觀測與觀察，利用絕緣監(jiān)測設(shè)備，觀察其儀表、燈板等來細(xì)致、全面、深入地分析接地故障的判斷正確與否。實際的故障判斷、分析必須盡量避開用電高峰期，這樣才能防止出現(xiàn)大規(guī)模停電，實際的故障查找中，相關(guān)人員也要積極防止短路問題、接地問題，防范短路跳閘現(xiàn)象。接地故障出現(xiàn)以后，需要按照設(shè)備連接圖，防止終端錯拆、恢復(fù)過程中，出現(xiàn)遺留性錯誤，同時，也要做好接線標(biāo)識工作。故障查找是一項專業(yè)性、技術(shù)性工作，必須由專業(yè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)此項工作，提高安全管理工作水平，維護(hù)工作人員安全。

加強(qiáng)誤動作的防范，堅決禁止一切可能導(dǎo)致誤動作的操作，在此基礎(chǔ)上開展各項操作，當(dāng)操作電源處于常規(guī)工作狀態(tài)時在對應(yīng)投入保護(hù)。直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障后，要注意采用科學(xué)的故障查找方式和方法，堅決禁止直接借助燈泡查找，預(yù)防直流回路短路故障。

6　總結(jié)

變電站直流系統(tǒng)接地故障是一種常見故障，產(chǎn)生接地故障的原因相對復(fù)雜，要想有效解除故障問題，就必須深入分析并總結(jié)一些科學(xué)的技術(shù)和方法，明確故障查找中可能出現(xiàn)的問題，善于綜合利用多種方法進(jìn)行故障查找，從整體上提高故障查找工作效率。

參考文獻(xiàn)：

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.189