莫堯堯

摘要：直流系統(tǒng)是變電站內(nèi)獨(dú)立和重要的電源系統(tǒng)，它為變電站內(nèi)的控制系統(tǒng)、信號裝置、繼電保護(hù)、自動裝置及事故照明等提供電源，因此直流系統(tǒng)的可靠與否直接影響到變電站的安全運(yùn)行。而直流系統(tǒng)運(yùn)行中最常見的故障就是接地故障，為防止直流接地故障發(fā)展成為電力系統(tǒng)更大故障的事故隱患，需要及時進(jìn)行查找和處理，以下淺談變電站直流接地故障的危害和處理方法。

關(guān)鍵詞：變電站;直流系統(tǒng);接地故障;處理措施

1變電站直流系統(tǒng)接地故障類型及危害

直流電源為帶極性電源，當(dāng)直流電源系統(tǒng)正極或者負(fù)極與大地發(fā)生接觸，絕緣電阻會發(fā)生下降，當(dāng)對地的絕緣電阻降低至某一數(shù)值時，這時直流系統(tǒng)有正接地或負(fù)接地故障。當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，會對變電站的工作產(chǎn)生巨大的影響，常見的直流接地類型及危害有：①直流正極接地，可能造成自動裝置與保護(hù)裝置的誤動;②直流負(fù)極接地，可能造成自動裝置出現(xiàn)拒動問題;③直流系統(tǒng)正負(fù)極各一點(diǎn)接地，造成短路使電源保險(xiǎn)被熔斷，進(jìn)而導(dǎo)致控制回路、自動裝置以及保護(hù)裝置失去電源。

直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時，不會產(chǎn)生短路電流，可以繼續(xù)運(yùn)行一段時間，但是可靠性已大大降低，必須及時查找接地點(diǎn)并盡快消除故障，否則當(dāng)發(fā)生另一點(diǎn)接地時，可能引起信號裝置、繼電保護(hù)及自動裝置等誤動或拒動，有可能造成直流電源短路、導(dǎo)致空開斷開或熔斷器熔斷，使設(shè)備失去操作電源，最終引起電力系統(tǒng)嚴(yán)重故障或事故。

2變電站直流系統(tǒng)接地故障的主要形式原因

2.1天氣環(huán)境影響導(dǎo)致接地故障

直流二次設(shè)備有時容易受到惡劣天氣環(huán)境的影響，如在大風(fēng)大雨天氣，雨水進(jìn)入未密封嚴(yán)實(shí)的戶外二次接線盒，使接線樁頭和外殼導(dǎo)通引起接地;在持續(xù)較長時間的陰雨天氣或梅雨季節(jié)，空氣濕度大容易導(dǎo)致戶外電纜芯破損處或者黑膠布包扎初絕緣降低，也容易引起直流接地故障。

2.2小動物破壞引起的接地故障

如果二次接線盒密封不好，有老鼠、蜈蚣等小動物爬入，或者黃蜂、螞蟻等進(jìn)去筑巢，巢穴或小動物身體將接線端子和外殼連接起來時就會引起直流接地，或者電纜的外皮被老鼠咬破時也容易產(chǎn)生接地。

2.3工作人員操作不當(dāng)導(dǎo)致接地故障

工作人員在直流系統(tǒng)進(jìn)行二次接線操作時，沒有處理好電氣設(shè)備電纜芯，電纜芯一頭接在端子上運(yùn)行，另一頭誤認(rèn)為不帶電或者是備用芯使其暴露在外，或者在拆除電纜芯時不做任何絕緣包扎，當(dāng)拆除的電纜芯對側(cè)還在運(yùn)行時，本側(cè)電纜芯一旦接觸鐵建就會引起接地。

2.4接線松脫導(dǎo)致接地故障

如果斷路器機(jī)構(gòu)箱端子排的二次線上存在螺栓松動等現(xiàn)象，那么斷路器多次分合閘時引起的振動容易導(dǎo)致接線頭從端子從滑出，搭在鐵件上引起接地故障。

2.5電氣設(shè)備受損導(dǎo)致接地故障

電氣設(shè)備出現(xiàn)損壞時，就容易導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地故障，如設(shè)備本身存在缺陷，二次回路絕緣材料不合格，絕緣性能下降，或者存在磨傷、扭傷、過流引起的燒傷等某些損傷缺陷導(dǎo)致的接地故障?；蛘哒緝?nèi)直流設(shè)備長時間工作，部分電纜或者設(shè)備老化引起絕緣降低，也有可能引發(fā)接地故障。

3變電站直流系統(tǒng)接地故障的查找方法

3.1根據(jù)以往直流接地經(jīng)驗(yàn)查找

直流接地故障通常比較多見于新改造或者新投運(yùn)的設(shè)備和回路中，戶外設(shè)備的二次回路也更容易受雨雪天氣的影響，所以當(dāng)有接地發(fā)生后可以首先考慮檢查新投入或新改造并采用直流電源供電的回路，然后重點(diǎn)檢查容易漏氣、漏水的回路。對以往發(fā)生過接地故障的設(shè)備進(jìn)行排查經(jīng)常能夠在第一時間找到接地故障點(diǎn)。

3.2拉回路法

拉回路法是通過短暫停掉回路直流電源以尋找故障點(diǎn)的一種方法，一般按照直流負(fù)荷的重要程度，依次斷開直流負(fù)荷開關(guān)。順序是先照明回路、信號回路，再到操作回路、蓄電池回路、保護(hù)回路，若拉開某一空開后，接地故障信號消失，說明接地故障點(diǎn)在該回路內(nèi)。但是拉回路法的實(shí)用性較差，因?yàn)槟壳白冸娬镜闹悄芑妥詣踊O(shè)備大量應(yīng)用，不允許回路隨意斷電。但是在變電站設(shè)備相對落后沒有更新?lián)Q代的情況下，經(jīng)過查找發(fā)現(xiàn)接地故障在某回路中的，環(huán)路要首先解環(huán)，然后采取取下保險(xiǎn)、斷開空氣開關(guān)和拆接線端子等方法查找具體的故障點(diǎn)。

3.3萬用表電壓測量法

當(dāng)變電站發(fā)生直流接地故障時，可以采用萬用表測量，正、負(fù)母線對地電壓有偏差，接地極會出現(xiàn)電壓降低的情況，另一極的電壓則會升高。切除部分負(fù)荷后，若發(fā)現(xiàn)萬用表所測對地電壓恢復(fù)至正常值，即可找到直流接地故障發(fā)生的范圍。

3.4直流接地選線裝置

目前很多變電站有安裝直流接地選線裝置，該裝置是一種在線監(jiān)測直流系統(tǒng)對地絕緣情況的裝置。當(dāng)有接地發(fā)生時，可以立即檢測并報(bào)告接地故障及相關(guān)數(shù)據(jù)，顯示接地回路編號，縮小范圍方便運(yùn)行維護(hù)人員判斷，但是無法定位具體的故障點(diǎn)，有時容易受到干擾會有誤報(bào)問題。

3.5便攜式直流接地故障定位裝置

便攜式直流接地故障定位裝置具有無需斷開直流回路電源就能查找故障點(diǎn)的優(yōu)勢，比較廣泛的應(yīng)用于帶電查找接地故障點(diǎn)，提高了工作人員查找故障點(diǎn)時的安全性，并且能夠定位到具體的故障點(diǎn)，操作便捷，但是也有存在易受磁場干擾和誤報(bào)等問題。

4變電站直流接地故障的注意事項(xiàng)

⑴發(fā)生直流接地故障后要及時查找和定位故障點(diǎn)。因?yàn)楣收宵c(diǎn)有可能發(fā)生變化尤其是在天氣不穩(wěn)定的情況下，故障點(diǎn)的查找更加困難，因此只要出現(xiàn)接地故障就要立即查找故障原因，防止發(fā)展成兩點(diǎn)接地，否則可能引起保護(hù)誤動和拒動。

⑵盡量避免在用電高峰期進(jìn)行工作。由于處理故障可能需要進(jìn)行斷電處理，給用戶帶來不好的體驗(yàn)，而且在電力系統(tǒng)高負(fù)荷時進(jìn)行工作不僅容易影響到檢測的準(zhǔn)確性，同時也存在一定風(fēng)險(xiǎn)，因而需要注意;

⑶在執(zhí)行拉回路法中，斷開電源的時候，需要向調(diào)度或相關(guān)主管部門申請并獲得同意，必要時可申請退出相關(guān)保護(hù)壓板，等到電源恢復(fù)以后再將保護(hù)壓板重新投入使用。且斷開再合上的時間最好控制在幾秒鐘內(nèi)，防止由于停電時間過長而導(dǎo)致其他意外;

⑷在對回路進(jìn)行檢查的時候，需要按照圖紙對照設(shè)備進(jìn)行查找，防止出現(xiàn)差錯。同時應(yīng)注意做好線路的拆除記錄，防止在恢復(fù)接線的時候出現(xiàn)接錯或遺漏的問題，對拆下來的線頭也要做好標(biāo)記和絕緣處理;

⑸在對接地故障進(jìn)行查找的時候，考慮到可能會發(fā)生的安全問題，至少需要兩人為一組執(zhí)行操作，防止單人操作出現(xiàn)意外，導(dǎo)致出現(xiàn)人為短路等現(xiàn)象;

⑹定期巡視直流系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備和線路。日常巡視中做好定期檢查工作，不一定要等到故障出現(xiàn)時再去查找，在日常巡視中要注意排查事故隱患，尤其在天氣變化時要加強(qiáng)巡視，在容易發(fā)生故障的區(qū)域要重點(diǎn)監(jiān)測，發(fā)生故障立即排查處理。

5案例分析

案例1：二次接線端子受潮或進(jìn)水引起的直流接地故障。

在經(jīng)歷了多日的暴雨之后，110kV某變電站檢測出#1直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障，而當(dāng)工作人員趕到現(xiàn)場并對其進(jìn)行了檢查以后發(fā)現(xiàn)，#1直流系統(tǒng)的負(fù)極對地絕緣阻值已經(jīng)下降到了35.6kΩ，而負(fù)母對地電壓則為-38.1V，其中04支路絕緣阻值為12.8KΩ。

工作人員進(jìn)行了后續(xù)的排查工作，步驟如下：⑴首先斷開04支路的35kV西煤線測控柜本體信號電源空開，然后觀測到接地信號復(fù)位，直流接地故障消失，電壓回歸到正常水平;⑵逐條解開35kV西煤線測控柜中的本體信號線，直到解開707-19電纜芯時候，直流接地的現(xiàn)象消失，電壓回歸到正常水平。同時測得該電纜芯對地絕緣阻值為10.7kΩ，因此懷疑時因?yàn)槎谓泳€端子受潮或者進(jìn)水而導(dǎo)致絕緣下降;⑶出于安全方面的考慮，決定臨時解開測控柜中該信號接線，等到斷電后再進(jìn)行戶外二次接線端子后續(xù)排查處理。

案例2：二次防雷器絕緣降低引起的直流接地故障。

110kV某變電站#1直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障，當(dāng)工作人員趕到現(xiàn)場并對其進(jìn)行了檢查以后發(fā)現(xiàn)，#1直流系統(tǒng)的正極對地絕緣阻值已經(jīng)下降到了17.6kΩ，而正母對地電壓則為48.1V，其中03支路絕緣阻值為6.8KΩ。

工作人員進(jìn)行了后續(xù)的排查工作，步驟如下：⑴使用直流接地巡檢儀檢測03支路，發(fā)現(xiàn)直流接地信號微弱，而在斷開03支路以后，直流接地信號并未消失;⑵使用直流接地巡檢儀對所有的支路進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)#1直流系統(tǒng)配電屏二次防雷器的絕緣水平較低;⑶當(dāng)斷開#1直流系統(tǒng)配電屏二次防雷器空開時，直流接地信號消失，電壓回歸到正常水平。

結(jié)語

綜上所述，直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行是變電站能夠可靠運(yùn)行的重要條件之一。雖然目前無法完全避免直流系統(tǒng)接地故障的發(fā)生，但是加強(qiáng)對設(shè)備的巡視和維護(hù)能夠盡量減少接地故障的發(fā)生。當(dāng)直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的時候，工作人員要引起重視，盡快查找定位故障點(diǎn)，并采取相應(yīng)措施解決，消除直流接地故障對變電站和電力線路的影響，從而保障變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為用戶的用電提供可靠保障。

參考文獻(xiàn)

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