直流接地点故障的查找

张惠山

（河北超高压分公司，河北 石家庄 050070）

直流接地点故障的查找

张惠山

（河北超高压分公司，河北 石家庄 050070）

对变电站直流系统接地故障的原因进行了分类，并分析了各类故障成因的特征。在此基础上，总结了直流接地故障的查找处理方法，同时也指出了工作经验对于处理直流系统接地故障的作用。

直流接地；事故处理；二次回路；经验

当前，我国各变电站均采用直流系统对二次设备供电，涉及的设备有控制设备、继电保护设备、自动装置、监控自动化设备及断路器等。直流系统是不接地系统，如果发生一点接地故障，通常不会产生严重后果；但发生两点接地故障时，则很可能造成断路器分、合闸回路短路或自动跳闸，保护误动或拒动等严重事故。因此，直流系统出现一点接地故障时，必须快速、准确地查找接地点，排除故障，以防止两点接地故障的发生。因直流系统涉及回路众多，范围较广，接地点的查找一直是二次专业人员感到棘手的问题。对接地点漫无目的地逐条支路进行排查，不现实也不可行；而借助一定的工作经验，能够缩小故障查找范围，起到事半功倍的效果。

1 直流系统出现故障的原因分析

1.1 绝缘不良造成的直流接地故障

绝缘不良造成的直流接地是目前直流接地故障最普遍的类型。所谓绝缘不良，是指直流回路最初的绝缘状况是良好的，但由于其他原因，例如二次回路及设备材质老化、施工工艺不良、电缆剥皮时造成线芯划伤等，运行一段时间后在污秽、受潮等情况下就可能发生直流接地。一般情况下，这类缺陷同时造成两点接地故障的可能性较小，但是如果天气恶劣，一点接地故障发展成为两点接地故障的可能性将大大增加。

1.2 回路存在缺陷造成的直流接地

回路的缺陷主要是指设计错误造成寄生回路的存在或交直流系统串接，以及设备厂家或施工单位工作疏忽造成接线错误等。这类缺陷的存在比较隐蔽，一般不宜发现，但危害性较大，同时出现两点接地故障的可能性也相对较大，应慎重对待。

1.3 人因作业失误造成的直流接地故障

在二次作业过程中，经常会由于设备检修人员的人为因素造成一些直流系统接地或短路故障。这大多是由于人员违章作业引起的，如未使用合格的工器具等。出现接地故障后，只要作业人员能纠正违章行为，即可消除缺陷。此外，工作人员进行二次回路作业时人为造成的回路缺陷，也会造成直流接地故障。

1.4 运行设备本身缺陷引发的直流接地故障

运行设备本身的缺陷，如直流绝缘监视装置的接地电阻配值过低时，将控制回路的操作把手置于预合位置后，会造成直流接地故障。此外，各类装置开关电源插件制作不良，造成热地与冷地串接而引起接地故障的情况也时有发生。

2 各类直流系统接地故障原因特征分析

2.1 回路绝缘不良情况

回路绝缘不良造成接地故障，往往与气候有直接关系。通常在雨、雪天气后，由于各端子箱、机构箱等密封不严、进入水分，使二次直流回路受潮而造成接地。即使是施工工艺不良造成电缆芯划伤而引发的接地故障，也往往伴随着潮湿天气时发生。这类缺陷通常在设备正常运行中突然发生，具有随机性。依据运行经验，该类缺陷的一个明显特点是：发生金属性接地的概率较低，一般经电阻接地，接地电压不稳定，有一定的变化量。

2.2 回路存在缺陷情况

回路存在缺陷造成的接地故障只能依靠二次回路查线检查，先确定故障点，再排除故障。但这类缺陷的出现也有一定的规律。在设备正常运行、无任何运行方式改变的情况下，即使处于恶劣的天气条件，这类缺陷也不会突然出现，它往往随着运行条件的改变而出现。运行条件的改变除了包括一次设备的操作，还包括二次保护设备的投运或直流母线的切换等操作。一旦进行操作，则故障立刻出现，与天气无关。不同于回路绝缘不良的情况，该类接地故障容易发生金属性接地，且接地电压稳定，几乎没有变化。即使故障类型不是金属性接地，其接地电阻值和接地电压值也很稳定。

2.3 人因失误情况

因工作人员作业过程中违反规程、操作不当造成的直流接地故障的一个显著特点是，故障伴随着错误作业而瞬时发生。作业当中一旦发生错误操作即刻会出现接地故障，而及时更正错误就能消除故障，不需要耗费过多时间。

2.4 设备本身存在缺陷情况

设备本身存在缺陷引起的故障，如同回路存在缺陷一样，在设备运行条件改变后会突然出现，设备投运时会突然出现，运行方式变化时也会突然出现。该类缺陷出现概率较低，且容易被发现、排除。

3 直流接地故障点的查找方法

(1) 直流接地故障发生后，一时不能明确具体接地部位时，可先确定发生接地点的直流支路，然后对该支路的各回路采用分段排查的方法来最终找到接地点。

(2) 直流接地故障发生后，要根据现场出现的各类异常现象、设备运行情况、天气状况等，分析判断故障原因。首先要确认是直流正极还是负极接地，查明接地电压值的大小及变化情况(条件允许可通过故障录波器查看直流电压波形，则电压值的跳变情况可一目了然)，弄清是金属性接地还是经电阻接地等基本情况。同时还要多留意相关设备，如监控系统、故障录波器等指示的异常信息。通过以上信息综合分析故障情况，确定事故处理方案。切忌盲目拉路或毫无目的地随意检查。

(3) 如果在雨雪天气、空气潮湿情况下突然出现接地故障，且故障现象符合回路绝缘不良接地故障的特征，则属回路绝缘不良接地故障的可能性较大。处理这类故障时，应重点着眼于室外密封不严、容易进水受潮的设备及回路，如端子箱或机构箱的端子排、主变本体的瓦斯继电器、压力释放阀、测量表计等部位及相关二次回路。应重点针对这些部位确定接地支路或接地点。完善户外设备的密封及加强设备巡视可降低这类故障的发生。

如果是在站内设备操作瞬间突然发生接地故障，且故障现象符合2.2与2.4节所述接地故障的现象特征，则为1.2与1.4节所述原因的可能性大。处理这类接地故障时，可先根据当前设备运行方式变化的情况大致判断出缺陷出现的部位，再根据图纸、技术资料、二次回路查线情况、设备的工作性能等确定故障点，排除故障。预防这类故障的最好方法是，在设备验收投运初期严把质量关，杜绝这类缺陷，防患于未然。

(4) 作业不当造成的接地故障容易判断、排除，前文已经叙述清楚，不再重复。严格按照有关规程、技术标准、作业指导书进行作业，可有效防止因作业人员人为因素造成的事故。

(5) 当前，多数变电站已安装直流绝缘检查装置及接地选线装置。可以依据这些设备的故障指示及选线信息来辅助分析、判断接地支路。但是，目前接地选线装置误选、漏选概率较大，所以不能完全通过选线装置来准确确定接地支路。根据文献的介绍及工作经验发现：对于发生金属性接地的支路，接地选线装置的灵敏度高，选线结果比较理想。由于回路存在缺陷造成的接地故障中金属性接地的概率较大，因此，可以依靠接地选线装置来确定接地支路，排除故障。

(6) 采用直流卡钳表测支路漏电流判断接地的方法。这种方法用于1.1节所述接地故障时，效果往往不理想。1.1节所述接地故障大多经过电阻接地，且接地电阻值不稳定，有一定的变化。不断变化的接地电阻的存在增加了支路分布电容对卡钳表测量灵敏度的影响，测量误差大，因此此方法效果不理想。但对于1.2节所述接地故障，因其多为金属性接地，接地支路漏电流明显，卡钳表测量的结果就比较理想。即使经过接地电阻接地，由于这类接地电阻稳定，采用卡钳表测量的方法也有一定的灵敏度，可以采用。

(7) 在前面所述的几种方法均不能确定故障支路时，可采用拉路法进行接地支路的选择。首先，依照相关异常信息，大致确定可能存在接地的间隔设备及其相应的回路，再申请拉路，以防止漫无目的盲目拉路。其次，拉路应按照顺序，应有主次之分，可按信号回路、照明回路、操作回路、保护回路的顺序拉路，回路拉路停电时间应小于3s。再次，拉重要支路时，如保护回路，要注意做好相应的安全技术措施，防止事故发生。

(8) 正确把握设备验收关，严格按照相关验收细则及技术要求测量回路绝缘电阻，认真做好装置调试试验，争取做到在设备投运前将1.2与1.4节所提到的相关直流接地故障隐患消除。

4 结束语

直流系统是变电站的重要二次系统，直流系统接地故障是经常发生的故障。当前，无论是采用绝缘监测选线装置还是仪器仪表，都不可能做到在各类接地情况下100%明确接地支路或故障点。直流接地点的查找依靠经验的成分很大，工作经验对于处理直流接地故障的作用至关重要。积累直流接地事故处理方面的经验性知识是必要的。专业人员在每次处理这类故障时应多留意各类监视设备指示出的异常信息，分析其成因，对类似故障现象进行总结对比，从而不断积累经验，逐步提高处理直流系统接地故障的能力。

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