季高炜
广东电网有限责任公司惠州供电局 广东惠州 516000
摘要：变电站直流系统是一个十分重要的独立电源系统，为变电站继电保护及安全自动装置、控制、信号、事故照明等提供稳定可靠的不间断电源，还为断路器分、合闸提供操作电源。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，是保证变电站安全运行的决定条件之一。直流系统接地故障是直流系统比较常见的故障，同时对变电站安全稳定运行具有较大的危害性。本文针对变电站直流系统接地故障产生原因进行分析和处理，并就如何有效防范直流接地故障的发生提出控制措施。
关键字：直流系统；接地故障；拉路试探法；
引言
变电站的直流系统很容易受到各方面的影响发生直流接地故障。一般情况下，直流系统发生一点接地时，不会引起任何危害，但必须及时消除，否则可能演变成两点接地，造成信号、保护和控制回路发生误动或拒动，熔断器熔断，直流系统短路等严重后果。因此，发生直流系统接地故障时，应快速、准确的找到接地位置，及时消除，使直流系统恢复正常运行。
1.直流接地形式
按接地点所处位置的不同，可将直流接地分为室内和室外两种形式，按引起接地的原因，又可分为以下几种形式：
① 由下雨天气引起的接地。在大雨天气，雨水飘入未密封严实的户外二次接线盒，使接线桩头和外壳导通起来，引起接地。例如瓦斯继电器不装防雨罩，雨水渗入接线盒，当积水淹没接线柱时，就会发生直流接地和误跳闸。在持续的小雨天气（如梅雨天），潮湿的空气会使户外电缆芯破损处或者黑胶布包扎处，绝缘大大降低，从而引发直流接地。
② 由小动物破坏引起的接地。当二次接线盒（箱）密封不好时，蜜蜂会钻进盒里筑巢，巢穴将接线端子和外壳连接起来时，就引发直流接地。电缆外皮被老鼠咬破时，也容易引起直流接地。
③ 由挤压磨损引起的接地。当二次线与转动部件（如经常开关的开关柜柜门）靠在一起时，二次线绝缘皮容易受到转动部件的磨损，当其磨破时，便造成直流接地。
④ 接线松动脱落引起接地。接在断路器机构箱端子排的二次线（如10kV开关机构箱内的二次线），若螺丝未紧固，则在断路器多次跳合时接线头容易从端子中滑出，搭在铁件上引起接地。
⑤ 误接线引起接地。在二次接线中，电缆芯的一头接在端子上运行，另一头被误认为是备用芯或者不带电而让其裸露在铁件上，引起接地。在拆除电缆芯时，误认为电缆芯从端子排上解下来就不带电，从而不做任何绝缘包扎，当解下的电缆芯对侧还在运行时，本侧电缆芯一旦接触铁件就引发接地。
⑥ 插件内元件损坏引起接地。为抗干扰，插件电路设计中通常在正负极和地之间并联抗干扰电容，该电容击穿时引起直流接地。
2. 查找直流接地的一般方法
直流回路数量多、分布广，接地点不好查，相对有效的方法是拉路试探法。即分别对每路空气开关或熔断器拉闸停电，若停电后直流接地现象消失，说明接地点位于本空气开关控制的下级回路中；若现象继续存在，说明下级回路没有接地。通过拉路寻找，可将接地点限定在某个空开控制的直流回路中，再通过解开电缆芯，将接地点限定在室内或室外部分；再通过拔出插件，可将接地点限定在插件内和插件外。经过层层分解、一段段排除，最终可将接地点定位于一段简单回路中，再用摇表对回路中的每根接线摇测绝缘，把接地点进一步限定在几根导线或几颗端子上，通过仔细观察，反复触摸，接地点终会“原形毕露”的。
直流系统中的空气开关或熔断器是分层分级配置的，一般由充电机空开、支路空开串联而成，两级空气开关将直流回路分成了两段，分别是直流母线及其引出线回路、支路空开馈出的电缆和保护、控制、监视、储能回路。其中，馈线回路数量最多、接线最复杂、接地几率最高，几乎所有的直流接地都出现在这一段。要想尽快找到接地点所属空开，接地的确切位置和确切原因，就必须对馈线回路的构成、作用和现场具体位置十分熟悉，所以查找直流接地的第一步就是熟悉现场直流系统接线。只有熟悉了接线，心中有了数，才能在拉路寻找时不漏拉、不错拉、不重复拉。
目前直流屏上都安装有微机直流绝缘检测仪，发生直流接地时，绝缘检测仪会报出是哪一极（正极还是负极）接地、接地电阻是多少，随后会报出接地支路号，根据支路号就可将接地点定位到具体某一条支路。
如果绝缘检测仪（绝缘监察装置）没有选线功能，又怎样定位到支路空开呢？这种情况下，只有对支路空气开关进行拉路寻找了；如果拉开某路空气开关后，接地极母线对地电压立刻升高到110V左右，则接地点就位于该空开控制的下级回路之中。
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用内阻不低于2000Ω/V万用表或电压表在直流屏测量接地极母线对地电压，确认接地在正极还是负极。根据现场标示和相关图纸，找出支路空开下级串接的所有空气开关（或熔断器），按照先信号后控制、先室外后室内的原则排出拉路顺序。对于信号回路，如测控装置电源空开、遥信电源空开、通讯电源空开，其不影响故障跳闸，只涉及监控、指挥信号，可最先拉。如果接地点就在这些空开控制的回路，就免除了对重要回路（控制回路、保护回路）的短时停电。对于保护控制回路空开，直接影响到系统安全，拉路时间越短越好，需控制在3秒以内，拉路顺序可按其对应一次设备实时潮流大小来排序，先拉负荷轻的空开，再拉负荷重的空开。如果拉开某路空气开关后，接地极母线对地电压立刻升高到110V左右，则接地点就位于该空开控制的下级回路之中。
定位到支路空开后，应向调度申请，断开该路空开，这样其余直流回路就恢复到正常状态。由于空开已断开，下级回路不带电，所以对下级回路接地点使用摇表来查找。
① 按室内室外分段查找。现场统计资料显示，运行中变电站出现的直流接地点绝大部份在室外，所以分段查找时，重点还是查室外部分。可以先将本回路涉及的二次设备接线盒一一打开，仔细检查，看盒子内有无积水、有无潮气、有无电缆头破损进水、有无芯线绝缘皮裂口、有无动物巢穴、有无接线脱落、有无备用芯搭铁等等，或许就会发现接地点。
本回路中，已没有空气开关可拉，接地点的进一步分区和判断只有靠解开电缆芯线，此时需要注意的是，解线前应将端子排号、端子两侧接线编号详细记录在安全措施票上，防止恢复接线时出错。依次解开控制室到场地直流电缆芯线，每解开一根电缆，就用摇表在端子排测量接地极对地绝缘电阻，若绝缘恢复，说明接地点在本电缆和电缆对侧回路之中。若解开所有电缆后绝缘仍没有变化，说明接地点位于保护屏内部。
② 室外接地点查找。接地点位于场地电缆和电缆对侧回路中时，解开端子箱到开关机构箱直流电缆所有电缆芯，用摇表在端子排测量接地极绝缘电阻，若绝缘恢复，说明接地点在本电缆和开关机构二次回路中。若绝缘没有变化，说明接地点位于端子箱引出电缆和电缆对侧回路中（如刀闸辅助接点）。
按上述方法解开电缆芯对回路进一步分段，摇测绝缘，接地点就限定在开关机构箱、刀闸操作箱、或控制电缆中，用摇表对箱内直流回路的每一根接线摇测绝缘，接地点就限定在几根二次线中，再仔细观察，反复触摸，就可发现接地点。
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③ 室内接地点查找。接地点位于保护屏内时，依次拔出装置插件，测量端子排接地极对地绝缘电阻，若绝缘恢复，说明接地点就在对应插件中。若绝缘没有变化，说明接地点位于保护屏端子排、端子排引出屏间直流电缆和屏内布线中，用摇表对屏内直流回路的每颗接线端子摇测绝缘，找出接地的那几颗端子，对端子金属部分、连接线部分仔细观察，反复触摸，找出接地点。
3.其他直流接地查找方法探讨
在综自后台告警信号事件浏览，在某一开关动作后，立即有直流系统接地信号发出（由于综自站是无人值守，所有故障信号都由调度通过报文发现并通知中心站运行值班人员赶到现场检查）。
但是现在有很多直流接地故障并不是直接接地，而是瞬时接地，接地时间非常短，但是接地非常频繁，在修试抢修人员到达现场是故障报警信号就已经消失，而变电人员在现场无法正确判断故障点，由于接地时间每次不到1秒，故用传统的直流接地方法查找不能找到正确的故障点。这时，可以通过分析告警信号事件浏览中可以查找开关有分合动作记录，再彻底的检查相关设备，直至故障排除。
通过在综自后台机的报文查找，排查故障点，准确的排除故障的方法可以在其他变电站中推广，也是一种查找直流接地的方法。
4、结束语
综上所述，变电站直流系统是保障变电站安全运行的核心和关键之一，而直流接地故障具有较大危害性，能直接威胁到电网的安全、稳定运行。因此正确掌握直流接地故障的查找方法以及有效的接地预防措施是非常有必要的，这对保证直流系统的安全运行，确保电网系统稳定具有重大意义。
参考文献:
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[5]鲍怀东，宋国蕊，赵魏军.变电站直流系统接地故障分析及防范措施[J]．内江科技，2013，12：88.
论文作者:季高炜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/26
标签：回路论文; 电缆论文; 变电站论文; 端子论文; 接线论文; 系统论文; 故障论文; 《防护工程》2018年第32期论文;