徐志恒
(广东电网有限责任公司惠州供电局 广东惠州 516001)
摘要：直流系统是变电站系统的重要组成部分，其正常运行时是变电站正常运行的基础。直流系统的常见故障时直流接地，笔者结合工作中的经验体会，对直流接地故障做出了分析，并总结故障排除的一般方法及故障防范措施。
关键词：直流接地；危害；查找；防范
直流系统是变电站二次系统的重要组成部分，主要为控制回路、信号回路、继电保护自动装置、断路器分合闸操作等提供稳定可靠的不间断电源。直流系统的可靠运行对变电站的安全运行起着至关重要的作用。
直流系统在运行过程中由于受各方面的影响，有时会发生直流接地故障，给二次系统特别是保护系统大安全运行带来危害，甚至会导致继电保护误动作。以下就笔者的工作经历对直流接地故障进行简单的分析和探讨。
1直流接地的故障类型和危害
1.1直流接地的故障类型
直流系统的正极或负极与大地之间的绝缘水平降低到一定程度时，成为直流接地。其故障类型按故障极性分为正母线接地、负母线接地；按故障点数可分为一点接地、两点接地和多点接地；按故障发生持续性分为转换性接地和持续性接地；按接地程度又可分为金属性接地和非金属性接地。
正极接地可能导致造成断路器误跳闸。因为断路器跳闸线圈都是接负极电源，当发生系统正极接地时，正极经过大地，构成回路，在动作电压满足的条件下，可能导致断路器跳闸。
负极接地有可能造成断路器拒动。当系统发生两点负极接地将保护出口的中间继电器或将跳闸回路短路将会导致断路器拒动现象，使事故越级扩大。
如果直流系统绝缘监测系统发出接地告警信号，显示该系统直流接地，可以断定，直流系统的接地故障已经造成断路器可能发生误动或拒动的事故隐患，应立即排除。
2 直流接地排查的基本方法
直流系统接地故障对设备运行不利，更是对变电站系统安全稳定运行构成重大威胁。直流接地故障的排除首先要求检修人员必须对站内直流系统设备分布情况清楚，尤其是清楚直流系统网络的分布情况，这是排除故障的前提。
2.1拉路法
直流接地回路一旦从直流系统中脱离运行，直流母线的正负极对地电压就会出现平衡。近年来随计算机的大量使用，微机保护同样也不允许人们随意断开直流电源。现场排除故障中，经常发生非正常的闭环回路，采用双电源供电回路，以及变电站在现场施工、扩建、修试过程中遗留了直流负载的信号回路、控制回路和保护回路之间没有区分等等，使直流接地故障查找难度更加困难。“拉路法”往往造成了控制回路或保护回路跳闸等事故。
2.2 自动接地巡检仪查找回路
传统的直流系统接地监测是利用不平衡桥原理来检测接地故障，如下图所示。正常时，正负极对地电压平衡，继电器不会动作；假设负极接地，通过大地连通，使继电器动作，发去接地信号。
目前大多数绝缘监测仪分成常规监测和支路监测两个阶段工作。常规监测是实时监测直流母线对地电压，当绝缘下降到相应定值时发信报警，同时启动支路监测，向外发去低频信号，若为支路接地，其支路上的互感器应感应到低频信号，将此信号送回监测仪计算出接地阻抗，再分离出阻性和容性电流，即可计算出该支路的接地电阻和接地电容值。
2.3便携式仪器查找定位方法
此法特点如人为拉路法，不需断开直流回路电源，移动式的采集互感器在各分布回路上测量。如果出现接地回路就报警。 在原理上基本和在线装置的信号注入法原理相似。由于其采集传感器可以任意移动，利用其移动的优点还可以更具体地查找到各接地点。
但由于目前产品和各直流系统的兼容性和抗干扰能力差的因素，误报率较高，并没有大量采用和全面推广，仅为查找时作为参考使用。
2.4常规排查方法
判断可能接地地点的常规排查原则是先信号、照明后操作部分，先室外后室内，先负荷后电源。采用拉路、分路排查处理方法。一般按以下操作顺序进行：
（1）断合现场临时工作电源
（2）断合故障照明回路
（3）断合信号回路
（4）断合闸回路
（5）断合附助设备
（6）断合蓄电池回路
先判明故障性质有利于故障点的查找。以正极接地为例，若直流系统正极对地电压低于20%额定电压或趋于0伏；负极对地电压高于额定电压或略低于额定电压，则此类接地故障是金属性接地，也称全电压接地。产生上述故障的原因多为控制回路二次线脱落接地，如开关辅助接点线头脱落；二次电缆绝缘损坏；直流带电体直接碰触金属接地体等。如非金属性接地故障时，接地极母线对地电压低于50%额定电压、高于20%额定电压；非接地极母线电压高于50%额定电压，是雨、水、雾潮气侵入直流系统；煤灰、飞尘、小动物进入等导致此类接地故障的情况较多。
3 直流接地的常见诱因及防范措施
变电站直流系统设计回路众多，运行环境复杂多变，而且直流接地故障的排查存在不确定因素较多，排查难度大，故应从设备日常运行维护中多总结故障发生原因，并采取相应防范措施减少故障的发生。
（1）杜绝基建工程及改造施工遗留故障隐患。在施工过程中，由于暴力施工、工艺不良等原因造成设备损伤、绝缘不良、封堵不到位等，给直流系统留下运行隐患。应在施工过程中加强作业监护，杜绝野蛮施工，防止在施工过程对设备造成外力损伤；同时提高设备验收质量，按照相关规范要求做好设备绝缘测试，确保设备绝缘性能良好。
（2）选用质量良好的电力设备。目前市场供应的电缆质量良莠不齐，质量不良的电缆有可能会成为直流系统绝缘下降的原因之一。控制电缆必须选用足够机械强度，绝缘性能良好的产品，能承受一定的外力作用。
（3）防止交流系统混入直流系统导致直流接地。交流系统为接地系统，必须有一点接地才能保证交流特征正确。当交流电源串入直流系统时，就相当于直接给直流系统造成一个接地点。为此，站内交直流回路必须杜绝公用同一根电缆，需要设备运维人员在设备设计、投产验收阶段做好把关工作。同时，必须严查二次设备寄生回路，杜绝交直流回路通过寄生回路造成直流接地。
（4）加强设备维护力度减少自然原因引起的直流接地故障。变电站直流系统涉及设备众多，回路繁杂，在长期运行中受环境、气候变化的影响。应做好二次设备的防潮防尘工作。对室外场地端子箱，应加强端子箱防雨防潮措施，如加装密封胶、加热器等；室外场地控制电缆，其保护铁管应防积水，电缆芯防止损伤接地；变压器的瓦斯继电器接线处，应加装防雨罩密封杜绝防水不严；室外密度继电器、航空插头等应采用密封胶密封防潮；对运行环境恶劣的设备，应采取相应措施防尘，杜绝因此造成绝缘降低引起接地。
4 结束语
变电站直流接地故障的出现，具有随机性、不可预测性，一旦故障出现必须及时排除，给现场运行工作增加难度。因此直流接地故障的排查处理需根据现场实际并分析故障原因，总结工作经验，同时采取相应故障防范措施，以作为直流设备维护的指导。
参考文献
[1]张晓毅，王志强. 《变电站直流接地故障的分析与查找》.中国电力教育.2008年.
[2]王福刚，姜树纲. 《变电站直流系统接地故障的探讨》.电气开关2010年.
[3]高智勇. 《查找直流接地故障方法探讨》.2002年.
论文作者:徐志恒
论文发表刊物:《电力设备》2016年第7期
论文发表时间:2016/7/1
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