变电站直流系统接地故障分析与处理

张国华 王文东

摘  要：直流系统对维护变电站的电能输配送安全具有重要意义，是保障变电站正常运行的基础，当变电站直流系统的电源正负母线与大地发生接触，其绝缘电阻会发生下降变化，如果该电阻值小于某一固定值，就会导致直流系统发生接地故障。该文重点分析变电站直流系统接地故障发生的原因和处理方法，希望可以帮助变电站的工作人员提高故障检修质量与效率。

关键词：变电站  直流系统  接地故障

中图分类号：TM862                                文献标识码：A                         文章编号：1672-3791（2019）03（a）-0038-02

直流系统在变电站的设备组成中占据重要地位，在工作过程中通常处于独立运行状态，主要由蓄电池组和浮充电装置组成，所以受发电站运行方式的影响较小。直流系统的功能作用是为继电自动保护装置系统、信号控制回路提供电能，随着电力网络的铺设范围逐渐扩大，直流系统发生接地故障的频率越来越高。

1  变电站直流系统接地故障类型分析

1.1 正接地

直流系统的主要功能是为电力系统的各项子系统提供电能，作为电能提供体的“电源”，其所对应的正母线与负母线皆具有极强的绝缘性。若是直流系统的正母线在工作中因某些原因与大地发生接触，正母线对应的绝缘电阻数值会发生变化，当这个数值低于正常固定阈值范围时，便会发生正接地故障，导致相关电力系统设备出现误动问题[1]。假设正母線的两端都发生接地现象，这时的直流系统会出现电流短路故障，产生的直接性不良后果表现后方继电器励磁明显、接地故障影响范围扩大等，假设AB两点是直流系统的正母线两端，当这两点同时接地时，继电出口自动保护器会因为励磁问题产生断路器误动现象，引发直流系统接地故障。

1.2 负接地

假若直流系统的负母线在为电力系统提供电能的过程中出现异常，如果负母线与大地发生触碰，其所对应的绝缘电阻值也会发生变化，当该电阻值低于某个固定规定值时，直流系统便会出现接地故障，这种接地故障被称为负接地故障，引发的不良影响是相关电力系统设备出现拒动问题。具体表现：假设AB两点是直流系统的负母线两端时，如果负母线两端接地，保护出口继电器会因短路而无法自动启动，使得相关电力设备拒动，故障严重时还会出现越级跳闸、保险丝烧断、继电器损坏等问题。

2  解决变电站直流系统接地故障的方法

2.1 明确接地故障发生原因

变电站的工作人员在针对直流系统的接地故障进行检修时，需要先明确系统发生故障的原因。第一，当直流系统处于正常运转时，如果有小动物爬进某个子系统或者有金属物品掉落在原件上，不仅会对系统的电流运行产生影响，导致系统无法正常运行，还会因为短路问题引发接地故障。第二，如果工作人员没有按照接线标准开展接线工作，或者工具使用不当，使得线路连接错误，同样会引发短路、断路问题，从而产生接地故障。第三，变电站的监管工作没有做到位，直流系统的组成部件存在型号、质量不合格的问题，没有及时更换严重老化的正、负母线，使得直流系统在运行过程中出现正、负母线两端接地故障。

2.2 遵守故障排查流程

由于正、负母线两端接地故障是直流系统常见故障，所以工作人员在日常检修维护工作中要对其加强重视，遇到可能会引发接地故障的问题应及时排除。另外，对于直流系统接地故障，工作人员应遵守故障排查流程，严格按照检修标准开展工作[2]。第一，当直流系统出现接地故障时，工作人员可以检查直流接地故障在线装置，根据装置的表现情况判断已经出现的故障是否为接地故障、引发故障的原因、故障回路的种类、故障影响的范围等信息。第二，在全面掌握故障原因、故障类型、故障范围等信息之后，可以采用正确科学的故障排除方法，对接地故障进行排除。

2.3 科学选择故障处理方法

2.3.1 接地故障排查法

接地故障排查法的具体实施过程为：首先，工作人员要对故障现场基本情况进行核验，避免检修设备因为现场环境出现失灵问题，所以工作人员要全面剖析故障现场环境，尤其是金属类设备在阴雨天气影响下极易因为潮湿出现腐蚀问题，线路也容易因为湿气发生短路。其次，使用电流绝缘检测设备对各装置设备的绝缘性进行检测，如果检测设备发出警示信号，则说明该部分的绝缘性已经遭受破坏，工作人员可以将检修重点放在更换绝缘材料方面，但是若检修工作是在潮湿环境下开展，工作人员需要明确警示信号的出现是否是因为设备受到天气影响出现故障。最后，如果直流系统的接地故障所引发的后果是瞬间停电，工作人员便无法采取上述两点方法，这时工作人员可以采取瞬间停电法，第一步将与继电保护装置无关的电源切断，第二步关闭后方继电保护装置，第三步依次切断与直流系统有关的各类设备电源。

2.3.2 接地故障定位法

接地故障定位法主要用来确定故障点，通常采用定位仪、便捷式查找仪等设备对故障进行定位，采用该方法的前提是已经明确接地故障范围。目前，变电站的工作人员在采用该方法定位故障点时，选用的仪器设备是便捷式直流接地故障查找仪，使用该仪器定位接地故障不需要工作人员预先切断直流系统的回路电源，对直流系统的运行情况以及其他电力相关设备的影响较小，能够维护系统运行的稳定性与安全性，提高故障处理效率与质量。简而言之，利用接地故障定位法对直流系统的接地故障点进行查找定位，可以保障故障处理的高效性与及时性，极大程度上可以为变电站节约检修成本，提高经济效益。

2.3.3 瞬时拉路法

瞬间拉路法是目前检修直流系统接地故障的重要手段之一。工作人员在使用这种方法对直流系统进行检修时，需要先将系统的直流电流断开，由于断开时间不会超过3s，所以对电力系统的正常运行状态影响较小，不易出现突发性断电现象。利用瞬间拉路法检修直流系统接地故障，工作人员可以根据线路承受负荷的重要程度，依次断开直流屏电流供应，当在断开某部分回路的直流电之后，接地故障消失，则说明该回路出现故障，随后再利用该方法对回路支路进行判断，从而准确判断出故障点[3]。在采用瞬间拉路法时，工作人员需要知道因为需要断开直流系统的某些支路，所以会降低直流系统的供电可靠性，而且该方法并不适用组成结构十分复杂的二次系统。

2.3.4 直流接地在线装置检测法

目前，电力市场针对直流系统接地故障，提供了多种在线装置，例如霍尔传感器检测装置、磁饱和检测装置、信号注入检测裝置等。利用直流接地在线装置检测法对接地故障进行处理，需要工作人员先在直流系统的各分支回路处安装穿心式电流互感器;然后利用在线装置对互感器接收到的信号进行分析;随后通过接地检测仪判断各分支回路的电流运行情况，将出现问题的回路所对应的传感器编号记录下来;最后在保持实时在线监测的条件下，按照编号对直流系统故障回路进行检修。这种接地故障处理方法具有较高的安全性，不需要断开直流系统各分支回路的电流，在移动式采集互感器检测到故障回路后，直流接地在线装置会自动发出警示信号，极大程度上提高了变电站直流系统运行的稳定性。

3  结语

综上所述，变电站长时间运行使得直流系统出现接地故障的频率增加，严重影响变电站的正常运行。因此，工作人员要明确解决直流系统接地故障的重要性，采用接地故障定位法、瞬时拉路法等方法开展接地故障检修工作，提高直流系统运行的安全性与稳定性，保证变电站生产活动正常开展，实现社会效益与经济效益的统一。

参考文献

[1] 邓崇运.浅析变电站直流控制系统的运行维护和接地故障处理[J].科技经济导刊，2018，26（34）：50，52.

[2] 李应文，彭明智，张纯.变电站直流电源系统直流环网与交流窜入的原因及危害[J].自动化与仪器仪表，2018（7）：57-60.

[3] 邓健锵.500kV变电站直流系统异常分析及接地处理措施探究[J].科技创新与应用，2017（36）：51，53.