直流系统接地故障查找措施探析

张晓野

国网辽宁省电力有限公司检修分公司（辽宁 沈阳 110003）

0 引言

变电站投入使用后，由于长时间处于室外环境，条件相对较为恶劣，再加上改扩建工程中对设备的维护不够及时，容易造成变电站直流系统出现故障，其中直流系统接地故障就是故障率较高的一种。有统计数据表明，每年的夏季雷雨时节，是直流系统接地故障的高发期，必须给予高度重视[1]。如果变电站出现直流系统接地故障，再出现站外输配电系统问题，则会对整个电网的运行造成极大风险。因此，要想保证电网的稳定性和安全性，必须提高直流系统运行的可靠性，做好直流系统接地故障的排除和防范工作，这是确保直流系统稳定运行的重要条件。

1 直流系统接地的危害

直流系统电路如图1所示。

图1 直流系统电路

直流系统接地往往会导致非常严重的后果。作为一个较为复杂的系统，直流系统接地主要有如下情况。

一种是直流正极、负极接地，如图2所示。当直流正极接地，如果出现在A、B位置，且1LJ与2LJ短接，就会出现误动作跳闸。而且，A、C、F、D都可能会有相同的表现，从而引发信号的误报。当直流负极接地，在保护装置的作用下，会出现指令拒绝。如果出现其中一点接地，就会造成线路短接而相关动作无效，导致继电保护器被烧毁。如果出现B、E接地，则会造成线路短接，无法及时传报信号。

图2 直流正极、负极接地

另一种情况是直流系统正负一级接地，这种情况下容易出现电源保险熔断现象，从而使所有线路的控制回路失效，甚至导致全部电器被烧毁，造成严重损失。

由此可以看出，直流系统接地的危害极大，不仅会伤及线路，更会危及电器及相关设备，因此必须做好故障防范措施。一旦出现故障，要迅速予以排除。

2 直流系统接地故障的成因

直流系统接地故障原因主要有如下五个方面。

（1）系统的二次回路连接不合理或系统中的元件组装错误，如一条电缆直流交流混用、直流带电体与交流带电体间的间隔不够等[2]。

（2）直流系统二次回路及相关设备的绝缘性能不佳、系统使用年限较长且未得到有效维护，导致性能不足或出现性能缺陷。

（3）直流系统二次回路及相关设备所处的条件湿度过大，或密封性能不佳导致有水分进入。

（4）人或小动物误碰了系统，或有原件上有金属物体恰巧掉落。

（5）对相关设备实施改造或维护后，无用的直流电缆没有被完全处理或处理不规范，会对系统造成影响。

3 直流系统接地故障的查找原则

在查找直流系统接地故障的过程中，首先必须正确判断接地的极性，然后再对接地故障的原因展开分析和判断，最后再依据实际情况选择恰当的查找办法。对于重要性相对较低的馈线，可以通过瞬时停电法查找是否存在故障；对于重要性相对较高的馈线，可以通过转移负载法查找是否存在故障。通常情况下，查找应遵循以下顺序：先针对缺陷分路展开查找，再查找一般性分路；先查找户外部分，再查找户内部分；先查找非重要回路，再查找重要回路；先查找新安装设备，再查找旧设备[3]。

通过瞬时停电法查找重要性相对较低的馈线是否存在故障，其具体操作方法是先断开再迅速合上某一馈线的开关。在该过程中，观察接地是否出现瞬间消失，如果出现消失，那么说明不在此馈线上，需要继续寻找。对于重要性相对较高的馈线，必须征得调度同意后，再展开查找。过程中至少需要2人参与，步骤如下：

（1）判断二次回路接地故障是否因为维修引发，如果确定是，则必须暂停当前的维修工作，迅速检查检修设备的绝缘状况，查出故障点后，对其实施隔离，使整个系统恢复运转[4]。

（2）如果确定二次回路接地故障不是维修引发，则应在征得调度同意后，再展开详细查找。如果已经大致了解接地范围，则应尽快予以消除。

4 直流系统接地故障的查找方法

4.1 拉路法

拉路法是在直流系统馈线屏的支持下，对馈线实施断开，并在此过程中观察接地警示的状况，从而查找接地故障的一种方法。拉路法在使用过程中应遵循如下原则：先信号，再照明，最后查找操作部分；先室内，再室外，通过上述方法逐路寻找和分路处理。拉路法在实际使用中非常方便，但是其局限性也非常明显。如果在同一个直流系统中有多点接地，该种情况下仅采用断开一路馈线的方法，无法正确判断接地位置，必须将保护装置、操作电源同时断开才能查找。但这样会增加电网运行风险，这也是拉路法使用最大的局限。

4.2 万用表电压档查找法

万用表电压档查找法是在拉路法基础上的一种优化，在有效改进下，拉路法的不足得到了一定弥补，明显克服了无法查找多接地点的问题。万用表电压档查找法还需将馈线逐条断开，然后对其电压实施测量。可以看出，这种方法依然需要断开馈线，因此整个电网的运行风险依然存在。另外，尽管该方法解决了拉路法的一些问题，但并非没有局限。如果系统相同母线不同馈线发生同级性金属接地，仅断开一路馈线，同样无法有效找出接地点[5-7]。

4.3 便携式直流系统接地故障检测仪查找法

随着科学技术的不断发展，各种新型检测仪器越来越多，市面上的各种便携式设备型号各异、厂家较多，但原理基本相同，基本都是采用电流法进行检测。即通过检测仪向直流系统中注入电流信号，然后再运用互感器检测信号流向，最终找出接地故障的具体位置。使用便携仪器设备查找接地故障，其便捷性虽较好，但就实际情况看，很多变电站设备长期运行后绝缘性能有所损失，因此仅使用检测仪，也难以有效查找故障。

5 直流系统接地的预防控制措施

要想切实保障直流系统的可靠性和稳定性，必须有效预防直流接地系统接地故障。结合前文对直流系统接地故障的分析，文章总结归纳了如下预防控制措施。

5.1 设计阶段的预防控制措施

在直流系统的设计过程中，要尽量选择分屏设计，尽管该方式成本较高，但是一旦出现接地故障易于查找，对排除直流接地故障非常有利。首先，要尽量减少系统中控制电缆的数量，这样能非常有效地减少故障点。其次，要尽量防止系统中出现寄生回路。寄生回路是指在控制回路中与继电器向量两套直流电路不匹配的正负极，其会极大增加直流接地现象，因此设计过程中必须仔细审核，消除寄生回路。最后，要尽量减少室外直流系统。通常交流站用电系统的可靠性相对较高，因此可尽量减少室外直流系统，以交流电源驱动，包括储能电机、隔离开关、接地闸刀等[8-9]。

5.2 施工阶段的预防控制措施

在施工过程中，必须保证安装质量，确保系统中的接线无异常，接线柱要拧紧，防止出现电缆脱落和损坏等。良好的施工质量是避免故障发生的有效保障。

5.3 调试过程中的预防控制措施

在直流系统的调试过程中，要严格检查直流母线的绝缘性能，系统运行后做好支路监测，以免出现误报、漏报等问题。此外，在支路送点前，必须确保电缆连接的完好性及绝缘措施的有效性。如果采用双电源切换，则必须做好二次回路检查。

5.4 运行过程中的预防控制措施

系统运行后，必须做好系统巡检，同时保证相关设备防雨防潮措施的有效性。如果变电站附近的空气质量较差，还需做好防尘措施。

5.5 检修中的预防控制措施

定期使用检测系统，发现有损坏的设备必须及时更换，同时注意检查端子有无松动现象，对发现的故障立即予以解决。另外，要保证检修的全面性，对包括蓄电池、直流充电模块、电池巡检仪等都要实施检查，确保其接地信号处于正常状态。

6 结束语

直流系统是变电站的重要组成部分，其运行的正常和稳定对电网的稳定性有非常重要的意义。对于有较大概率出现的直流系统接地故障，应从提升设计合理性、强化施工有效性、加强调试的科学性、做好运行后的巡检维护等多方面尽量排除隐患，为直流系统的正常运转提供良好的条件。