浅析变电站直流系统接地故障的原因

宋睿瑶

摘 要：变电站直流系统接地故障会导致继电保护装置与控制回路的误动或拒动，其供电的可靠性对变电站的安全可靠运行有直接影响。了解导致直流系统接地的因素，掌握解决直流接地的方法，是确保变电站设备安全运行的关键组成部分。

关键词：变电站;直流接地;接地原因

直流系统出现接地故障会导致非常大的故障隐患，当出现接地时，要及时使用仪器与准确可行的办法查找把故障并排除，对地区电网的安全运行具有特别关键的保证作用。

1 变电站直流系统接地故障及原因分析

由于直流系统电源有正、负极之分，因此变电站各项电力设备都要进行接地处理，并对阻抗数值进行控制，以此来保证变电站直流系统的运行安全。变电站直流系统接地故障发生时，电源正、负极对地绝缘阻抗数值会下降至标准数值以下。在实际变电站运行过程中，直流系统分布较广，而且线路设置也十分复杂，对应的负荷涉及范围较广，四周复杂的自然社会环境条件会对直流线路和电气设备带来不利的影响，致使线路绝缘受损和端品破裂等问题发生，从而对设备的绝缘度造成影响，引发接地故障发生。

变电站直流系统接地原因主要有以下几方面：

（1）直流电气设备及二次回路在阴雨、潮濕的气候环境中运行，或雨、雪天气后，各端子箱、机构箱等因箱体密封不严而进入水分，使得二次直流回路受潮而造成接地。

（2）二次回路及设备材质老化严重、年久失修，绝缘性能降低。

（3）安装施工工艺不良，人为的机械力造成电线或电缆受损，为稳定运行留下隐患。在潮湿天气时，直流系统可能发生绝缘降低或接地现象。

（4）小金属零件掉落在直流回路上或小动物爬入带电回路，造成直流接地故障。

2 变电站直流系统接地故障主要形式

2.1 错接线导致的接地故障

变电站直流系统二次接线中，电气设备的电缆芯两头都没有严格按照规定的同端子接线运行，没有经过处理使其处于裸露状态，或是与其他线路错接在一起，这必然会出现接地故障。另外，当接线出现连接松动、脱离等情况时，也会导致接地故障发生。

2.2 电气设备受损导致的接地故障

在实际设计电力线路时，通常会在电力系统正负极和大地之间安装公抗干扰电容设备，其不仅能够提高线路抗干扰水平，而且还能够保证线路安全的运行。但在外界影响下，电容器出现击穿或内部元件损坏情况时，则会引发直流接地故障发生。

2.3 接线绝缘下降导致的接地故障

由于二次接线所处运行环境十分复杂，不仅要受到外界因素因素，而且其他内部因素也会对其造成不同程度的破坏，因此导致接地故障发生。另外，在电力系统运行过程中，部分转动性零部件反复运转过程中，极易对二次线的绝缘层带来损害，因此导致直流接地现象发生。

2.4 绝缘层破坏导致接地故障

直流系统长时间运行过程中，在内外破坏力作用下二次设备的绝缘层极易受到破坏，导致绝缘度下降，因此导致接地故障发生。另外，电力系统施工工艺没有达到规定标准，从而出现直流线路裸露并导致接地故障发生。

3 直流系统接地查找方法

3.1 利用绝缘监测装置判断

在安装设备时通常会直接将绝缘监测装置安装在直流母线上。当其处于正常运行状态时，绝缘监测装置会以数字形式显示出母线电压，对直流系统正负极母线绝缘情况、母线的运行情况实时监测，并对接地故障进行报告。当前微机选线型直流绝缘监测装置在变电站中应用较为广泛，其不仅能够实时监测直流系统，而且能够对直流系统正负极和支路的对地绝缘状况等信息进行直接测量。应用绝缘监测装置时，在不切断直流回路负荷的情况下即能够寻找故障点。但当平衡桥电阻和切换电阻参数等设计中存在不合理情况时，直流系统正负极对地电压波动会较大，部分时候一点接地还会有误动作发生。

3.2 利用万用表测母线电压变化判断

直流系统接地故障发生时，需要将直流网络内的所有工作切断，并对接地点进行查找，避免引起两点接地的可能。这主要是因为直流系统发生单相接地时该项电压会降低，没有接地故障端会升高，因此当发生接地故障时，可以利用万用表来对母线电压进行测量，以此来对接地点进行判断。

3.3 瞬时拉路法判断

在变电站直流接地故障查找时经常会利用到瞬时拉路法。这种方法是通过断开该回路的直流电源，停电时间通常不会超过三秒。针对负荷的重要程度，对直流屏所供应各回路直流负荷拉开。当切除其中某一回路时故障消失，则表明故障就位于该回路内。再利用拉路法来进一步对故障位于哪一支路进行判断。在运用瞬时拉路法来对故障进行判断时，由于需要断开各条支路，这必然会导致直流供电可靠性降低。一旦有重要负荷无法停电时，则需要考虑备用临时直流电源作为备用电源。当前二次系统十分复杂，而且变电站在施工或是扩建过程中还存在一些遗留问题，信号控制和保护回路区分不严格，甚至形成一些非正常闭环回路、寄生回路、同极二点接地及绝缘不良等情况，这就导致瞬时拉路法在对接地故障查找时难度增加。

3.4 便携式直流接地故障定位装置定位法

便携式直流接地故障定位装置可带电查找直流接地故障，可以定位到具体的位置提高了查找的工作效率，而且查找时安全性也有所保障。但在具体检测过程中这种方法存在检测精度不高的问题，也会有误报情况发生。

3.5 根据运行方式、操作情况、气候影响等现场情况来判断

在实际变电运行过程中，当发生直流接地时，需要断开具体的电源，并对故障信号是否消除进行检查，重点针对容易发生接地故障部位及绝缘较差的位置进行查找，在实际故障查找过程中，需要有效的结合接路法和分路法，在对全部直流负荷全面检查完成后还没有查找具体故障点时，则要具体检查蓄电池、浮充装置、电压绝缘综合监测装置、直流母线等，通过瞬时拉开刀闸、扽下直流保险、断开直流总空开关等，这些操作完成后故障仍然存在时，即表明直流母线自身存在接地情况，立即对故障母线进行停电处理。

4 预防系统接地故障的有效方法

由于变电站直流系统会被许多因素影响而出现接地故障，为了处理这种现象，并且加强系统日常工作的维护效果，可以从以下几个方面处理：首先，要大力提升二次设备的施工质量，降低接地发生故障的可能性。密封或防潮除湿设备能通过对室外端子箱、机构箱实施加装，部分未能达到绝缘电阻标准数值的电缆、二次设备实施要立即进行替换，只有这样才能避免接地故障的发生;除此之外，还要加强对断路器、手车、隔离开关等一次设备的工作维护管理，部分由机械传动构成的设备，一定要按照相关规定进行操作，防止由于操作不当而出现接地故障;再次，变电站维护人员要严格依照有关规定对变电站的安全运行实施巡检，特别是要加大对重点位置的巡查力度，并主动使用重要的防雨、防潮等方法，及时处理安全隐患。最后，增强对站内直流系统的运行维护。在日常工作中要定期实施检验直流系统的运行状况，尤其是避免雨雪天气的接线盒、端子箱的防潮进水，便于及时发现异常状况，并要结合定检，由检修人员对相关间隔的直流回路实施预防性检验，及时更换运行时间长、元件严重老化的设备。依据每一个变电站直流体系的状况，拟定相关的直流接地故障处理预案，预案必须要简洁、合理与有针对性。

5 结语

在电力系统运行过程中，变电站直流系统具有非常重要的作用，但直流系统运行过程中容易发生接地故障，而且导致故障发生的原因也较为复杂，因此，需要针对一些常见故障进行深入分析，以此来快速实现对故障的查找，并做好故障处理工作，确保变电站直流系统安全、稳定的运行。

参考文献

[1]朱新菊，张亚峰.变电站直流系统接地故障分析与处理方法[J].电气开关，2013（1）.

[2]张永生，胡旭东，王伟，潘晓明，周陈斌.变电站直流系统接地故障分析[J].电力安全技术，2012（1）.