直流系统接地故障分析与处理方法浅析

直流系统接地故障分析与处理方法浅析

李鹏杰

云南电网有限责任公司红河供电局 云南省蒙自市 661100

【摘 要】直流系统是一个独立的电源，为系统提供控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明电源。它的可靠性是发电厂和变电站安全运行的重要保障。本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，并总结出了平时工作中直流系统接地查找的几个技巧，希望可以帮助变电工作人员快速的处理直流系统接地故障。 【关键词】直流系统；接地故障 ；直流接地 　　

电力系统中的直流电源部分由蓄电池组、充电设备、直流屏等设备组成。它的作用是：正常时为变电站内的断路器提供合闸直流电源；故障时：当厂、站用电中断的情况下为继电保护及自动装置、断路器跳闸与合闸、载波通信、发电厂直流电动机拖动的厂用机械提供工作直流电源。它的正常与否直接影响电力系统的安全可靠运行。 1 何为直流系统接地

当直流系统的正极或负极与大地之间的绝缘水平降到某一整定值或低于某一规定值时，统称为直流接地。当正极绝缘水平低于某一规定值时称为正接地；当负极绝缘水平低于某一规定值时称为负接地。

2 变电站直流系统接地故障类型分析  2.1 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。假设正母线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。  2.2 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。 

3 解决变电站直流系统接地故障的方法 

我们从以上的直流系统接地危害中，可以看出无论是正极接地还是负极接地，只要有一个接地，即对地构成了新的接地回路就要求迅速排除，否则一旦出现二点或多点接地就会发生故障，乃至发生事故。从目前现场实际中的情况和经验所得，大致有以下几种方法。

3.1 拉路法

这是电力系统查直流接地故障一直沿用的一个简单办法。首先分清接地故障的极性，分析故障发生的原因。若站内二次回路有工作，或有设备检修试验，应立即停止。拉开其工作电源，看信号是否消除。用分网法缩小查找范围，将直流系统分成几个不相联系的部分。注意：不能使保护失去电源，操作电源尽量用蓄电池带。对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路，利用“瞬时停电”的方法，查该分路中所带回路有无接地故障。对于重要的直流负荷，用转移负荷法，查该分路而带回路有无接地故障。查找直流系统接地故障，后随时与调度联系，并由二人及以上配合进行，其中一人操作，一人监护并监视表计指示及信号的变化。利用瞬时停电的方法选择直流接地时，应按照下列顺序进行：① 断开现场临时工作电源；② 断合事故照明回路；③ 断合信号电源；④ 断合附属设备；⑤ 断合充电回路；⑥ 断合合闸回路；⑦ 断合信号回路；⑧ 断合操作回路；⑨ 断合蓄电池回路；在进行上述各项检查选择后仍未查出故障点，则应考虑同极性两点接地。当发现接地在某一回路后，有环路的应先解环，再进一步采用取保险及拆端子的办法，直至找到故障点并消除为止。这种查找直流接地方法缺点是：在拉路的过程中易发生人为的跳闸事故。

3.2 直流接地选线装置监测法

这是一种在线监测直流系统对地绝缘情况的装置。该装置的优点是能在线监测，随时报告直流系统接地故障，并显示出接地回路编号。然后有检修人员对此回路查找，判断出具体的接地点，再进行消除。

缺点是该装置只能监测直流回路接地的具体接地回路或支路，但对具体的接地点无法定位。技术上它受监测点安装数量的限制，很难将接地故障缩小到一个小的范围。而且该装置必须进行施工安装，对旧系统的改造很不便。此类装置还普遍存在检测精度不高，抗分布电容干扰差，误报较多的问题。如果能有一种在监测点上不受限制，检测精度较高，选线准确的直流接地选线装置，应是一种较好的选择。

3.3便携式直流接地故障定位装置故障定位法

该装置是近几年开始在电力系统较为广泛应用的产品。该装置的特点是无需断开直流回路电源，可带电查找直流接地故障。完全可以避免再用“拉路法”的方法，极大地提高了查找直流接地故障的安全性。而且该装置可将接地故障定位到具体的点，便于操作。目前生产此类产品的厂家也较多，但真正好用的产品很少，绝大部分产品都存在检测精度不高，抗分布电容干扰差，误报较多的问题。

4 查找直流系统的接地时应注意事项 

采取防止保护误动等措施，必要时停用有关保护装置。如果与一次设备安全距离不够，应与调度联系，停用有关设备。同时禁止在二次回路上工作，查找时应谨防造成短路和造成另一点接地，应使用高内阻电压表进行。直流系统电压异常时，如有晶体管保护装置、集成电路保护、微机保护的电源自动切除者，异常排除后，恢复电源重新启动时，应退出相应的保护装置压板，以防止保护误动。通过对直流系统接地的分析和平时工作中得出的经验，我们总结出了查找直流接地故障的几点技巧 ：

（一）查找及时。因直流接地故障常常随环境、气候的变化而变化，十分不稳定，造成难以查找的事故隐患，只要出现故障应立即查找。

（二）定期巡检直流系统的对地绝缘。不一定故障出现时再去查找排除。利用精度较高的查找装置定期对各个直流回路进行检查，记下绝缘较差的直流回路，待气候渐湿时，再重点监测。

（三）按序查找，先信号回路，事故照明回路，再操作回路，控制回路，保护回路。先重点检测绝缘情况较差的回路。

（四）对环路供电的直流系统应先断开环路开关，如果客观上已断不开的环路(此类情况现场情况很多)，应对检测到的接地故障回路(环路接地，表现出来一般都是两个以上回路)其接地精度仔细分多样，找出接地更严重的回路，继续查找。

5 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] 张全元.变电运行现场技术问答(第三版).北京：中国电力出版社，2009.   [2]刘志涛.变电站直流系统运行维护中的常见问题及维护措施[J].民营科技，2016（10）

[3] 李林川，肖俊，张艳霞.电力系统基础[M].北京：科学出版社，2009.