变电站直流系统接地故障分析及处理

摘要：在电力技术不断发展的背景下，电力系统规模和复杂度逐渐增加，直流系统的应用也更加广泛。在电力系统中，变电站直流系统是电能传输和配电的重要组成部分。但是直流系统接地故障是电力系统运行中常见的问题之一。接地故障不仅可能导致设备的损坏，还会影响电网的稳定性和可靠性。因此，对于变电站直流系统接地故障的深入分析和有效处理显得尤为重要。将深入探讨变电站直流系统接地故障的发生原因、故障类型以及相应的处理策略，旨在为电力工程技术人员提供有关直流系统接地故障问题的全面参考。

关键词：变电站直流系统接地故障电力系统

中图分类号：TM63

AnalysisandHandlingofGroundingFaultsinSubstationDCSystem

JIANGMeina

BeijingChangfengXinlianEngineeringManagementCo.，Ltd，BeijingCity，100039China

Abstract：Inthecontextofthecontinuousdevelopmentofpowertechnology，thescaleandcomplexityofpowersystemsaregraduallyincreasing，andtheapplicationofdirectcurrent（DC）systemismoreextensive.Inpowersystem，substationDCsystemisanimportantpartofpowertransmissionanddistribution.ButDCsystemgroundingfaultisoneofthecommonproblemsinpowersystemoperation.Groundingfaultsmaynotonlycauseequipmentdamage，butalso ;affectthestabilityandreliabilityofthepowergrid.Therefore，in-depthanalysisandeffectivehandlingofgroundingfaultofsubstationDCsystemareparticularlyimportant.Itwilldelveintothecauses，types，andcorrespondinghandlingstrategiesofDCsystemgroundingfaultinsubstations，inordertoprovideacomprehensivereferenceforpowerengineeringtechniciansonDCsystemgroundingfault.

KeyWords：Substation;DCsystem;Groundingfault;Powersystem

在新能源大规模接入的形势下，直流系统逐渐成为电力传输的重要方式，直流系统具有输电损耗小、稳定性好等优点，然而由于其特殊的电气性质，一旦发生接地故障，可能对整个电力系统的安全和稳定性产生重大影响。在变电站直流系统中，接地故障分析是维护系统正常运行的关键环节。接地故障可能源于设备缺陷、操作不当、环境影响等多种原因，其及时准确的分析对于保障电力系统的稳定性和可靠性具有重要作用，需要明确故障类型与主要成因，以此为基础采用相应的处理策略，从而确保故障问题能够得到及时有效处理。

1变电站直流系统的接地故障类型

1.1有源接地故障分析

有源接地故障是指在电力系统中，系统中性点通过有源元件与地之间发生短路，形成接地故障，有源接地故障包括有源直流接地故障和有源交流接地故障。由于有源元件的存在，有源接地故障时，系统中的电流波动较为剧烈，会引起电力系统的瞬时不稳定，且有源接地故障会导致系统中性点电位升高，可能影响系统其他设备的正常运行，同时有源接地故障还可能导致系统电压波动明显，对电力设备造成影响。在有源直流系统中，单相接地故障是最为常见的类型，是指系统中的一个极性导体与地之间发生短路，形成单相接地故障，该故障会导致系统电流的不对称，可能对电力设备造成损坏；双相接地故障是指系统中的两个极性导体同时与地之间发生短路，形成双相接地故障，该类故障通常较为严重，会导致系统电压波动较大，对电力设备产生严重影响。图1为电缆有源接地故障简图。

1.2电阻性接地故障分析

电阻性接地故障是指电力系统中，直流系统的正、负极之一通过一个电阻性元件与地之间发生短路的故障，故障通常设备的绝缘破损、接地电阻升高等原因引起。由于是通过电阻性元件接地，电流波动相对较小，不像短路故障那样电流剧烈波动，电阻性接地故障会导致系统中性点电压升高，会对设备和系统的正常运行产生不利影响，且电阻性接地故障的发展通常较为缓慢，不同于瞬时的短路故障。

1.3多分支接地故障分析

多分支接地故障是指直流系统中同时存在多个分支发生接地故障的情况，分支可能是并联的电路、设备或线路，其同时发生接地故障会导致系统复杂性增加，难以准确定位和及时处理。由于多个分支同时接地，使得故障分析和处理变得复杂，不同分支的接地可能由不同原因引起，需要全面考虑各个分支的状态和故障情况；多分支接地故障的发生使得故障的定位变得相对困难，不同分支之间可能相互影响，故障点的确定需要综合考虑各个分支的运行状态和接地情况[1]。

2变电站直流系统接地故障原因

2.1设备元件损坏或性能下降

变电站直流系统中的绝缘材料，如电缆绝缘、开关设备绝缘等，随着长时间的运行和电力负荷的作用，其绝缘材料可能发生老化，绝缘老化导致绝缘强度降低，增加设备发生接地故障的风险；导电元件，如电流互感器、电流开关等，经过长时间的使用也容易出现老化，导电元件老化会导致电流测量不准确、接触电阻增大等问题，增加了接地故障的可能性。

2.2设备设计存在缺陷

在设备元件制造过程中，材料的质量问题可能导致元件的内部存在隐患，材料缺陷会引发元件在运行中的异常，最终导致接地故障；设备元件的制造工艺不当，如焊接不牢固、装配不准确等问题，也可能使设备元件在运行中发生故障，增加接地故障的风险。

2.3环境因素

直流设备通常安装在室外，恶劣的气候条件如高温、潮湿、强风等可能对设备产生不利影响。例如：高温会使设备散热不畅，潮湿可能导致绝缘击穿，从而引发接地故障；在海边或化工厂附近，大气中的盐分或化学气体容易引起设备金属部件的腐蚀，加速设备元件的老化，进而增加接地故障的风险[2]。

2.4设备元件不当操作

对设备进行过载操作可能导致设备元件损坏，例如：直流设备中的整流器、逆变器等元件在长时间高负荷运行下容易受到损伤，从而引发接地故障；设备频繁开关可能导致接触器、断路器等开关设备磨损，增加设备元件故障的风险，进而引发接地故障。

3变电站直流系统的接地故障分析及处理措施

变电站直流系统的接地故障类型多样，原因复杂，如果不能有效预防或及时处理，将会给变电站造成极大影响。因此，在此情况下，变电站运维检修工作人员应了解接地故障检测方法，实施检测分析，为后续的故障处理打好基础。

3.1故障诊断方法

3.1.1经验分析方法

经验分析是诊断接地故障中最为简单的方式，操作人员通过观察直流系统的运行状态，寻找异常现象，如设备发热、电流波动等，从而初步判断可能存在的接地故障；查阅设备运行日志也属于经验分析法，运行日志中记录了设备的运行参数、维护情况等信息，通过分析数据可以找到接地故障的原因，从而确定故障的位置和性质[3]。

3.1.2拉路查找方法

拉路查找是一种常用的故障定位方法，采用隔离法，通过逐一隔离直流系统的分支，观察隔离后系统的运行状态，找到引起异常的分支，从而确定接地故障的位置；短接法是通过在系统中逐一短接元件，观察短接后系统的反应，找到引起异常的元件，进而确定接地故障的位置，该方法需要谨慎操作，以免对系统产生更大的影响。

3.1.3在线检测方法

热成像技术是一种常用的在线检测法，通过红外热像仪对直流系统设备进行扫描，检测设备表面温度的分布情况。接地故障通常会导致设备局部温度升高，通过热成像技术可以及时发现异常热点，帮助精确定位故障点。高频电流法是一种在线检测接地故障的先进技术。通过监测直流系统中的高频电流信号，可以发现潜在的接地故障，该方法对于早期故障的检测具有较高的灵敏度，有助于提前采取措施，防止故障进一步发展[4]。

3.2故障处理措施

3.2.1有源接地故障处理

当有源接地故障发生时，需要迅速隔离故障点，防止故障扩散，隔离可以通过直流系统的隔离开关或隔离器来实现，通过及时隔离故障点，可以减少故障对系统的影响，降低事故扩散的风险；隔离故障点后，需要对相关设备进行仔细检修，检查有源接地故障引起的设备损坏情况，修复或更换受损设备，并对隔离开关、隔离器等设备进行检查，确保其正常运行，为系统的恢复提供有力支持。在隔离有源接地故障的同时，可以利用备用电源为系统提供稳定的电源支持，缓解故障对系统运行的冲击，保障重要设备的正常运行。此外，继电保护是识别和隔离接地故障的关键，合理配置差动保护、过电流保护等继电保护装置，能够及时准确地检测有源接地故障，并迅速切除故障部分，提高系统的抗干扰能力。

3.2.2电阻性接地故障处理

针对电阻性接地故障区段，可以采用局部接地装置将故障电流引至地，减小对系统的影响，局部接地装置需要具备快速动作、可靠性高等特点；利用故障指示器等设备，可以在故障点附近迅速确定故障位置，从而加快处理速度，并利用电阻测量仪器对故障点进行电阻值测试，帮助进一步缩小故障范围，提高处理的精确性。针对电阻性接地故障的具体原因，采取相应的清除措施，如清除绝缘物质、修复设备等；在修复后，进行绝缘测试，确保系统恢复正常并符合安全运行要求。为了避免出现电阻性接地故障，需要定期对直流系统设备进行巡视、检修和维护，及时发现潜在问题并进行处理，降低电阻性接地故障的发生概率，同时需要通过技术手段提高设备的抗干扰能力，减少外界因素对系统的影响，降低电阻性接地故障的发生可能性[5]。

3.2.3多分支接地故障处理

与其他故障处理相同，首先需要进行隔离与定位，进行局部隔离后考虑如何释放故障电流，防止其继续积累造成二次故障，通过设置故FEAJwCyNmrYjaLvERZhTSAx+dgYd5y8+Ain1nLQ7AP4=障点附近的阻性补偿器或利用电流限制器等设备，将故障电流引导到地网中，实现对电流的可控释放，能够降低系统的故障电压，减小对设备的损害程度。对于受损严重的设备，需要及时更替或修复，以保障系统的正常运行，在更替或修复设备的过程中，需要严格遵循相关的操作规程和安全标准，确保工作人员的安全。在完成设备更替与修复后，可以逐步进行系统的重启X2YVaKIkRF4hVP7EDQKymxnHWXECTbgc6JOAixUqFAM=，重启过程中需要对系统进行全面监测，确保各个参数恢复正常；利用故障录波器等设备，对系统运行过程中的波形进行实时监测，以确保没有潜在的问题存在。为了避免同类型故障再次发生，需要对发生的多分支接地故障进行深入的分析，总结故障的原因和处理经验，基于故障分析的结果采取相应的预防措施，降低故障再次发生的概率。这包括系统的定期检查、维护，以及设备的升级与改进等方面[6]。

4结语

综上所述，变电站直流系统接地故障的深入分析及有效处理研究对于确保电力系统的安全、稳定、可靠运行具有重要的意义。只有通过科学的研究和技术手段，才能更好地预防和解决接地故障问题，为电力系统的现代化和智能化发展提供有力支持，同时促进变电站直流系统安全运行。

参考文献

[1]高椿程.变电站直流系统接地故障分析及处理方法[J].自动化应用，2023，64（6）：58-60.

[2]陈钊，王高亮，王冬.有关变电站直流系统的接地故障检测讨论[J].进展：科学视界，2021（9）：77-78.

[3]井勇森.变电站直流系统接地故障处理措施分析[J].光源与照明，2023（1）：150-152.

[4]程媛，张健韬，李仲强，等.变电站直流系统接地故障查找策略综述[J].南方能源建设，2023，10（5）：57-64.

[5]余海.基于物联网的变电站直流绝缘检测技术研究[D].淄博：山东理工大学，2021.

[6]陈文海.区域电网偏磁直流分布关键站点辨识方法研究[D].西安：西安科技大学，2021.