500kV变电站直流系统接地故障的分析与处理

500kV变电站直流系统接地故障的分析与处理

牧楠

内蒙古超高压供电公司 内蒙古呼和浩特市010000

摘要：直流系统接地故障严重影响系统的安全稳定运行，所以正确掌握直流接地故障的排除方法及预防措施十分必要。

关键词：500kV变电站；直流系统；接地故障

变电站直流系统在电力系统中起着重要作用，其接地严重影响电网安全稳定运行。因此，变电站运维检修人员必须掌握故障查找与排除方法，并实施有效的预防措施。发生故障时，应采取科学方法，快速、准确地排除故障，确保设备及电网安全稳定运行。

一、500kV变电站直流系统接地故障类型

1、正接地。直流系统的主要功能是为电力系统的所有子系统提供电能，作为电能提供体的“电源”，其相应的正负母线具有极强的绝缘性。若直流系统的正母线在运行中由于某些原因接触到大地，则正母线的相应绝缘电阻值将发生变化，当该值低于正常固定阈值范围时，将发生正接地故障，导致相关电力系统设备误动。假设正母线的两端接地，此时，直流系统将发生电流短路故障，产生的直接性不良后果表现后方继电器励磁明显和接地故障影响范围扩大等，假设AB两点是直流系统正母线两端，当其同时接地时，继电器出口自动保护器会因励磁问题导致断路器误动，造成直流系统接地故障。

2、负接地。若直流系统的负母线在向电力系统供电时出现异常，如负母线接触大地，其相应的绝缘电阻值也会发生变化。当该值低于某个固定规定值时，直流系统将出现接地故障，这种接地故障称为负接地故障，其不利影响是相关电力系统设备会拒动。具体表现：假设AB两点是直流系统负母线两端，若负母线两端接地，保护出口继电器将因短路而无法自动启动，使相关电力设备拒动，当故障严重时，还会出现越级跳闸、保险丝烧断、继电器损坏等问题。

二、直流系统接地故障危害

变电站直流系统若仅出现一点接地，一般不会对二次回路造成事故，只要正确处理就不会出现重大后果，但若出现两点接地现象，则该系统可能会出现接地性短路故障问题，可能会使直流保险熔断，进而使电流不能流入自动设备和保护装置中，导致自动设备及保护装置不能有效发挥作用，造成事故的发生。对断路器而言，其跳闸线圈与负极电源相连接，发生故障时，其正极经大地可能形成一个闭合回路，不能动作跳闸，致使越级跳闸，造成事故扩大。

三、500kV变电站直流系统接地原因

1、人为因素。检修人员漏包扎带电二次回路的电缆头，测量二次回路时误碰设备金属外壳、施工中损坏二次回路电缆，导致接地。人为因素造成的直流接地多由人员疏忽或技术能力不足造成，是变电站改扩建中直流接地的主要因素。

2、设备因素。直流系统在设备长期运行中易受各种不利因素的影响，如改扩建造成的寄生回路、长期不良环境造成的绝缘老化、设备质量差、绝缘寿命不足等，都会造成直流接地，影响设备的稳定运行。

3、环境因素。直流接地常发生在末端支路上，因末端支路运行环境恶劣，易发生受潮和高温现象，这对直流系统的绝缘构成了极大威胁。如箱体内凝露、雨天箱内积水、持续高温等，直流系统的绝缘短时或持续降低，导致接地。

4、其他因素。除各种常见因素外，变电站中还有许多其他因素易导致直流接地，例如小动物破坏、长期靠近转动部件造成磨损等，这些因素也不时出现在变电站中，且不易防范。

四、500kV变电站直流系统接地故障处理措施

1、确定接地故障的原因。变电站工作人员在检修直流系统接地故障时，应先确定系统故障原因。①当直流系统正常运转时，若有小动物爬入子系统或金属物品落在原件上，不仅会影响系统的电流运行，导致系统无法正常运行，还会因短路导致接地故障。②工作人员若按接线标准进行接线工作，或工具使用不当，导致线路连接错误，也会造成短路和断路问题，从而导致接地故障。③变电站的监管工作尚未到位。直流系统的部件存在型号和质量不合格问题，严重老化的正负母线未及时更换，导致直流系统运行中正负母线两端接地故障。

2、遵循故障排查流程。由于正负极母线两端的接地故障是直流系统中常见故障，因此，工作人员在日常检修维护中应更加重视，及时排除可能导致接地故障的问题。此外，对于直流系统接地故障，工作人员应遵循故障排查流程，并严格按检修标准进行工作。①当直流系统发生接地故障时，工作人员可检查直流接地故障在线设备，并根据设备表现情况判断发生的故障是否为接地故障、故障原因、故障回路类型、故障影响范围等信息。②在充分掌握故障原因、类型、范围等信息后，可采取正确、科学的故障排除方法，排除接地故障。

3、科学选择故障处理方法

①接地故障排查法。其具体实施过程为：a.工作人员应核验故障现场的基本情况，以避免检修设备因现场环境而发生故障。因此，工作人员应全面分析故障现场环境，尤其是金属设备在阴雨天气的影响下易受潮腐蚀，线路也易因湿气而短路。b.电流绝缘检测设备用于检测每个装置设备的绝缘性，若检测设备发出警示信号，则表明该部分绝缘性已被破坏，工作人员可集中精力更换绝缘材料，但若检修工作是在潮湿环境中进行，工作人员需明确警示信号是否是由于天气原因导致的设备故障。c.若直流系统接地故障导致的后果是瞬时停电，工作人员不能采取上述方法。此时，工作人员可采取瞬间停电法，先切断与继电保护装置无关的电源，再关闭后方继电保护装置，之后依次切断与直流系统相关的各种设备电源。

②接地故障定位法。它主要用于确定故障点，通常，使用定位仪和便携式查找仪等来定位故障，使用该方法的前提是已明确接地故障范围。目前，当变电站工作人员使用这种方法定位故障点时，选择的仪器设备是便捷式直流接地故障查找仪，使用该仪器定位接地故障无需工作人员提前切断直流系统回路电源，对直流系统运行情况和其他电力相关设备影响小，能维护系统运行的安全稳定性，提高故障处理效率及质量。简言之，利用接地故障定位法查找定位直流系统接地故障点，能保证故障处理高效性和及时性，节省变电站检修成本，提高经济效益。

③瞬时拉路法。共是目前检修直流系统接地故障的重要手段之一，使用这种方法检修直流系统时，工作人员需先断开系统的直流电流，由于断开时间不会超过3s，因此对电力系统正常运行影响小，不易发生突发性断电现象。直流系统接地故障可采用瞬间拉路法检修，工作人员可根据线路承受负荷的重要程度依次断开直流屏电流供应，当断开某部分回路的直流电后，接地故障消失，表示回路存在故障，然后该方法可用于判断回路支路，从而准确确定故障点。在使用瞬间拉路法时，工作人员需知道，由于直流系统某些支路需断开，直流系统的供电可靠性将降低，而这种方法不适用于结构复杂的二次系统。

④直流接地在线装置检测法。目前，电力市场为直流系统接地故障提供了多种在线装置，如霍尔传感器检测装置、磁饱和检测装置、信号注入检测装置等。为了使用直流接地在线装置检测法处理接地故障，工作人员需在直流系统的各分支回路处安装穿心式电流互感器；然后用在线装置分析互感器接收的信号；再通过接地检测仪判断各分支回路的电流运行情况，并记录故障回路对应的传感器编号；最后在保持实时在线监测情况下，根据编号检修直流系统故障回路。这种接地故障处理方法具有很高安全性，且无不需断开直流系统各分支回路电流，移动式采集变压器检测到故障回路后，直流接地在线装置会自动发出警示信号，从而提高了变电站直流系统运行稳定性。

总之，变电站直流系统的主要功能是为变电站内继电保护、自动控制装置、二次控制回路、故障照明等设备提供工作电源，并在交流失电时提供连续供电。变电站直流系统是变电站的核心，一旦发生故障，将直接影响变电站的安全运行。因此，在变电站正常运行中一旦发生该故障，必须迅速确定接地故障的位置并及时排除，以避免带来更大的损失。

参考文献：

[1]王哲强.浅谈直流系统接地故障分析及处理[J].农村电气化，2018(08):77.