变电站直流接地故障的分析与处理

莫尧尧

摘要：直流系统是变电站内独立和重要的电源系统，它为变电站内的控制系统、信号装置、继电保护、自动装置及事故照明等提供电源，因此直流系统的可靠与否直接影响到变电站的安全运行。而直流系统运行中最常见的故障就是接地故障，为防止直流接地故障发展成为电力系统更大故障的事故隐患，需要及时进行查找和处理，以下浅谈变电站直流接地故障的危害和处理方法。

關键词：变电站;直流系统;接地故障;处理措施

1变电站直流系统接地故障类型及危害

直流电源为带极性电源，当直流电源系统正极或者负极与大地发生接触，绝缘电阻会发生下降，当对地的绝缘电阻降低至某一数值时，这时直流系统有正接地或负接地故障。当直流系统发生接地故障时，会对变电站的工作产生巨大的影响，常见的直流接地类型及危害有：①直流正极接地，可能造成自动装置与保护装置的误动;②直流负极接地，可能造成自动装置出现拒动问题;③直流系统正负极各一点接地，造成短路使电源保险被熔断，进而导致控制回路、自动装置以及保护装置失去电源。

直流系统发生一点接地时，不会产生短路电流，可以继续运行一段时间，但是可靠性已大大降低，必须及时查找接地点并尽快消除故障，否则当发生另一点接地时，可能引起信号装置、继电保护及自动装置等误动或拒动，有可能造成直流电源短路、导致空开断开或熔断器熔断，使设备失去操作电源，最终引起电力系统严重故障或事故。

2变电站直流系统接地故障的主要形式原因

2.1天气环境影响导致接地故障

直流二次设备有时容易受到恶劣天气环境的影响，如在大风大雨天气，雨水进入未密封严实的户外二次接线盒，使接线桩头和外壳导通引起接地;在持续较长时间的阴雨天气或梅雨季节，空气湿度大容易导致户外电缆芯破损处或者黑胶布包扎初绝缘降低，也容易引起直流接地故障。

2.2小动物破坏引起的接地故障

如果二次接线盒密封不好，有老鼠、蜈蚣等小动物爬入，或者黄蜂、蚂蚁等进去筑巢，巢穴或小动物身体将接线端子和外壳连接起来时就会引起直流接地，或者电缆的外皮被老鼠咬破时也容易产生接地。

2.3工作人员操作不当导致接地故障

工作人员在直流系统进行二次接线操作时，没有处理好电气设备电缆芯，电缆芯一头接在端子上运行，另一头误认为不带电或者是备用芯使其暴露在外，或者在拆除电缆芯时不做任何绝缘包扎，当拆除的电缆芯对侧还在运行时，本侧电缆芯一旦接触铁建就会引起接地。

2.4接线松脱导致接地故障

如果断路器机构箱端子排的二次线上存在螺栓松动等现象，那么断路器多次分合闸时引起的振动容易导致接线头从端子从滑出，搭在铁件上引起接地故障。

2.5电气设备受损导致接地故障

电气设备出现损坏时，就容易导致直流系统接地故障，如设备本身存在缺陷，二次回路绝缘材料不合格，绝缘性能下降，或者存在磨伤、扭伤、过流引起的烧伤等某些损伤缺陷导致的接地故障。或者站内直流设备长时间工作，部分电缆或者设备老化引起绝缘降低，也有可能引发接地故障。

3变电站直流系统接地故障的查找方法

3.1根据以往直流接地经验查找

直流接地故障通常比较多见于新改造或者新投运的设备和回路中，户外设备的二次回路也更容易受雨雪天气的影响，所以当有接地发生后可以首先考虑检查新投入或新改造并采用直流电源供电的回路，然后重点检查容易漏气、漏水的回路。对以往发生过接地故障的设备进行排查经常能够在第一时间找到接地故障点。

3.2拉回路法

拉回路法是通过短暂停掉回路直流电源以寻找故障点的一种方法，一般按照直流负荷的重要程度，依次断开直流负荷开关。顺序是先照明回路、信号回路，再到操作回路、蓄电池回路、保护回路，若拉开某一空开后，接地故障信号消失，说明接地故障点在该回路内。但是拉回路法的实用性较差，因为目前变电站的智能化和自动化设备大量应用，不允许回路随意断电。但是在变电站设备相对落后没有更新换代的情况下，经过查找发现接地故障在某回路中的，环路要首先解环，然后采取取下保险、断开空气开关和拆接线端子等方法查找具体的故障点。

3.3万用表电压测量法

当变电站发生直流接地故障时，可以采用万用表测量，正、负母线对地电压有偏差，接地极会出现电压降低的情况，另一极的电压则会升高。切除部分负荷后，若发现万用表所测对地电压恢复至正常值，即可找到直流接地故障发生的范围。

3.4直流接地选线装置

目前很多变电站有安装直流接地选线装置，该装置是一种在线监测直流系统对地绝缘情况的装置。当有接地发生时，可以立即检测并报告接地故障及相关数据，显示接地回路编号，缩小范围方便运行维护人员判断，但是无法定位具体的故障点，有时容易受到干扰会有误报问题。

3.5便携式直流接地故障定位装置

便携式直流接地故障定位装置具有无需断开直流回路电源就能查找故障点的优势，比较广泛的应用于带电查找接地故障点，提高了工作人员查找故障点时的安全性，并且能够定位到具体的故障点，操作便捷，但是也有存在易受磁场干扰和误报等问题。

4变电站直流接地故障的注意事项

⑴发生直流接地故障后要及时查找和定位故障点。因为故障点有可能发生变化尤其是在天气不稳定的情况下，故障点的查找更加困难，因此只要出现接地故障就要立即查找故障原因，防止发展成两点接地，否则可能引起保护误动和拒动。

⑵尽量避免在用电高峰期进行工作。由于处理故障可能需要进行断电处理，给用户带来不好的体验，而且在电力系统高负荷时进行工作不仅容易影响到检测的准确性，同时也存在一定风险，因而需要注意;

⑶在执行拉回路法中，断开电源的时候，需要向调度或相关主管部门申请并获得同意，必要时可申请退出相关保护压板，等到电源恢复以后再将保护压板重新投入使用。且断开再合上的时间最好控制在几秒钟内，防止由于停电时间过长而导致其他意外;

⑷在对回路进行检查的时候，需要按照图纸对照设备进行查找，防止出现差错。同时应注意做好线路的拆除记录，防止在恢复接线的时候出现接错或遗漏的问题，对拆下来的线头也要做好标记和绝缘处理;

⑸在对接地故障进行查找的时候，考虑到可能会发生的安全问题，至少需要两人为一组执行操作，防止单人操作出现意外，导致出现人为短路等现象;

⑹定期巡视直流系统相关设备和线路。日常巡视中做好定期检查工作，不一定要等到故障出现时再去查找，在日常巡视中要注意排查事故隐患，尤其在天气变化时要加强巡视，在容易发生故障的区域要重点监测，发生故障立即排查处理。

5案例分析

案例1：二次接线端子受潮或进水引起的直流接地故障。

在经历了多日的暴雨之后，110kV某变电站检测出#1直流系统出现接地故障，而当工作人员赶到现场并对其进行了检查以后发现，#1直流系统的负极对地绝缘阻值已经下降到了35.6kΩ，而负母对地电压则为-38.1V，其中04支路绝缘阻值为12.8KΩ。

工作人员进行了后续的排查工作，步骤如下：⑴首先断开04支路的35kV西煤线测控柜本体信号电源空开，然后观测到接地信号复位，直流接地故障消失，电压回归到正常水平;⑵逐条解开35kV西煤线测控柜中的本体信号线，直到解开707-19电缆芯时候，直流接地的现象消失，电压回归到正常水平。同时测得该电缆芯对地绝缘阻值为10.7kΩ，因此怀疑时因为二次接线端子受潮或者进水而导致绝缘下降;⑶出于安全方面的考虑，决定临时解开测控柜中该信号接线，等到断电后再进行户外二次接线端子后续排查处理。

案例2：二次防雷器绝缘降低引起的直流接地故障。

110kV某变电站#1直流系统出现接地故障，当工作人员赶到现场并对其进行了检查以后发现，#1直流系统的正极对地绝缘阻值已经下降到了17.6kΩ，而正母对地电压则为48.1V，其中03支路绝缘阻值为6.8KΩ。

工作人员进行了后续的排查工作，步骤如下：⑴使用直流接地巡检仪检测03支路，发现直流接地信号微弱，而在断开03支路以后，直流接地信号并未消失;⑵使用直流接地巡检仪对所有的支路进行检测，發现#1直流系统配电屏二次防雷器的绝缘水平较低;⑶当断开#1直流系统配电屏二次防雷器空开时，直流接地信号消失，电压回归到正常水平。

结语

综上所述，直流系统的安全稳定运行是变电站能够可靠运行的重要条件之一。虽然目前无法完全避免直流系统接地故障的发生，但是加强对设备的巡视和维护能够尽量减少接地故障的发生。当直流系统出现接地故障的时候，工作人员要引起重视，尽快查找定位故障点，并采取相应措施解决，消除直流接地故障对变电站和电力线路的影响，从而保障变电站的安全稳定运行，为用户的用电提供可靠保障。

参考文献

[1]梁建斌.变电站直流系统接地故障查找的研究[D].华南理工大学，2013.

[2]隋新世，纪旭东.变电站内直流系统接地的分析与处理[J].农村电工，2019，27（07）：45-46.