（广东电网有限责任公司佛山供电局 佛山 528000）
摘要：变电站直流系统在实际运行中由于环境等因素，直流接地或直流系统绝缘下降是常见故障。直流系统发生一点接地时对设备系统不会造成影响，不及时处理查找，出现两点接地后，就可能发生短路、装置误动、拒动等严重后果。本文主要阐述了变电站直流系统接地的原因、危害及查找方法。
关键词：直流系统、接地原因、故障分析
Analysis of Grounding Causes and Finding Methods of Substation DC System
Man chao yang
（Guangdong Power Grid Company Foshan Power Supply Bureau，Foshan 528000）
Abstract：In the actual operation of substation DC system，due to environmental factors，DC grounding or DC system insulation degradation is a common fault. When the DC system is grounded a little，it will not affect the equipment system. It will not be processed in time. After two points are grounded，serious consequences such as short circuit，device malfunction，and refusal may occur. This paper mainly describes the causes，hazards and methods of finding the grounding of the substation DC system.
Keywords：DC system，grounding cause，failure analysis
1引言
直流系统是变电站的“心脏”，直流系统运行安全与否直接影响变电站的安全、可靠、稳定运行。运行实践证明，直流系统接地的危害可能使继电保护装置误动、拒动等严重后果。严重危及电力系统安全稳定运行，直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的决定条件之一。
2造成变电站直流系统接地的几种原因
（1）雷雨季节，室外端子箱或机构箱内潮湿积水导致直流二次回路中的正电源或负电源对地绝缘电阻下降，严重者可能到零，从而形成接地。
（2）小动物或小金属部件造成直流接地：老鼠、蟑螂等小动物爬入带电回路；螺丝、垫圈等零件，掉落在带电回路上引起的接地。
（3）电缆挤压磨损引起接地
（4）接线脱落引起接地：端子排上面的二次线若螺丝未紧固，可能会从端子中滑出，搭在铁件、或机柜上引起接地。
（5）电缆绝缘材料不合格：电缆老化导致绝缘水平下降。
（6）环网或寄生环网引起的绝缘接地。
（7）部分直流系统运行多年，二次设备绝缘老化、破损，极易出现接地现象。
（8）因施工工艺不严格，造成直流回路出现裸线、线头接触柜体等，引起接地。
3直流系统接地的危害
直流接地故障中，危害较大的是两点接地，可能造成严重后果。一点接地可能造成保护及自动装置误动或者拒动；而两点接地，除可能造成继电保护、信号、自动装置误动或拒动外，还可能造成直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源，在复杂保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接，不能动作跳闸，致使越级跳闸，造成事故扩大。
3.1正接地的危害
由于断路器跳闸线圈均接负极电源，当发生系统正极接地时，正极经过大地，构成回路。如图所示，当图中的A点和B点同时接地，相当于A、B两点通过大地相连接起来，中间继电器2J1动作生成断路器的跳闸。同理，当图中的A点和C点同时接地，和图中的A点、D点同时接地均可能生成断路器的跳闸。
4、直流系统接地故障种类
直流系统接地故障，从接地性质、接地形式及发生的原因等，归纳起来大致有以下几种情况：
4.1电阻性接地
即通过电阻发生接地，接地电阻很小时，常称之为金属接地或全接地。当只有一个接地点时，为单点接地；2点或2点以上接地谓之多点接地；正负极同时接地，而接地电阻值较为接近时，又称之为平衡电阻接地；有时接地点通过多条支路连接地正或负母线，又可称多支路接地现象。
4.2单点接地
单点接地是最简单也是最常见的直流系统接地故障，由于电力系统一般在接地告警后才去处理，而告警整定大多在20－30KΩ以内，有的甚至只有几KΩ，因此，不管是拉闸还是通过设备来检测，都较容易判断接地支路和故障点。
4.3多点接地
多点接地故障，有时是由于天气潮湿，多处同时发生接地，有时则由于一点高阻接地没有达到告警值，而未能发现并处理，当第二、三…高阻接地发生时，直流系统总的接地电阻逐步下降，低于整定值时，才发生接地告警，从而出现多点接地现象。如第一点80kΩ接地，一般不会告警，电压编移也不多，不会引起检修人员注意，第二点60kΩ，并联后60×80÷（60＋80）＝34.3kΩ，大都情况也不会告警，但电压会偏移较多，若有巡视，可能会引起重视，在不告警的时候，也及时处理，否则要等到第三点故障发生时才会告警，如70kΩ。三点并联后对地电阻为70×34.3÷（70+34.3）＝23.0kΩ。
多点高阻接地引起的接地告警，由于有每条接地支路电阻均较高，拉闸电压变化不明显，可能漏掉真正的接地支路，始终找不出接地故障，让运行维护人员很头痛。巡检或便携式查找设备，则要求检测灵敏度较高（如50K甚至100K）才行能检测出接地支路，最好是能检测出支路接地电阻值，而不是接地电流的相对值或百分比，这样无需对比各支路的接地电流，即可判断接地状况。
4.4平衡电阻接地
平衡电阻接地故障是多点接地的一种，并且一般都是高阻接地。因为平衡电阻接地是正负极同时接地，如果接地电阻小，那样的话会产生很大的正负极电流，将烧断接地回路的薄弱环节或保险，而演变成一点接地或其它故障。我们认为，平衡接地也不一定要求正负极接地电阻完全相同，只要正负极接地电阻在于20%内，甚至30%都可算作平衡接地故障，因为诸多采用平衡桥回路告警检测设备，在这种情况下仍会存在动作死区。随着接地告警检测原理的发展，近几年新投运巡检装置，大多没有检测死区，而能及时发现平衡电阻接地故障，因此这种故障也越来越经常遇到。不管巡检设备能否检测出平衡电阻接地故障，便携式查找设备都必须适用并查找出平衡接地故障点。因为让直流系统长期存在这样的平衡电阻接地，势必增加接地故障电流，使得再有接地发生时，引起保护、控制设备误动、拒动的机会随之增加，对系统的安全不利。
4.5交－直流串电接地
交流220V串接入直流系统将引起接地故障，由于其电压较高，接地母线对地电压为220*2?（约300V），非接地母线对地电压高达220*2?+220V（约520V），而且功率很大，常常会烧保护和控制设备，并引起保护误动。交流电流流向非接地母线的对地电容时，还将通过蓄电池，对蓄电池的寿命不利，微机装置大多采用开关电源，其对地滤波电容总量非常大，一般有10－50uF，有的甚至达到100－200uF，以常见的30uF计算，AC50Hz的容抗约为100欧。当PT（57.8V）接地时，至少产生500mA的电流，势必影响PT 的输出特性，保护，控制设备的计算结果随之改变，极有可能引起设备的误动或拒动。直流系统接地检测设备，无论是注入信号还是利用直流系统本身电源产生直流漏电流或交变漏电流，都是检测无源接地故障，而交直流串电接地故障，是有源的，该交流电流也会流过检测装置本身，必须采取一定的措施，防止交流电源影响检测装置的正常工作或损坏设备。交－直流串电接地，只需一点接地即可引起保护误动或拒动，是最严重的直流系统接地故障。检测设备应能识别交直流串电接地故障，这样才能利于尽快查找接地故障并排除，降低发生误动，拒动的可能机会。
4.6直流一直流串电故障
直流一直流串电故障是指两套或两套以上直流电源有一点连在一起的故障现象。该故障主要发生在电厂如：火电、核电厂，因为其直流供电回路较多，直流电源电压等级也较多，出现这种故障现象也就会多一些；对于220KV及以上变电站一般都有二套直流或分开运行或并列运行，当分开运行时，也会发生串电情况。每套直流系统都安装有接地检测设备，并设置了一个接地点，当2套直流系统串电时，变为2个接地点，如果是非同极性串电或不同电压等级串电，都将产生较大的对地电流，引起1套或2套直流系统告警。当同电压同极性串电时，也许不会告警，但再发生接地时，引起误动或拒动的可能性会增加。直流－直流串电接地故障，接地电流流向另一套直流系统的人工接地点，因此，当去掉本直流系统的人工接地点时，另一套直流系统的母线对地电压会发生变化，或接地告警消失。接地查找时，要注意接地回路还是否属于所查找的直流系统，当接地支路变为另一套直流系统时，即为接地故障点。
4.7多分支接地
有关设备经过多次改造或施工不小心及图纸设计不合理等，都将导致经多个电源点引来正电源或负电源去某个设备，当该设备发生接地时，即为多分支接地。多分支接地比多点接地更麻烦，通过拉闸几乎不可能找出接地支路，因为断开任何一条支路，接地点还在，对地电压也不会有任何变化。当然，如果断开所有支路再逐条支路送电，那还是可以找到接地支路的，其中的风险可想而知。用便携式直流接地检测设备，查找多分支接地故障时，当查到分支线路，接地信号电流会变小，对应地接地电阻变大，分支越多，这种变化越明显。假如是3分支接地，分支的接地信号电流将只有总支路的接地电流约1/3，分支的接地电阻则为总支路接地电阻的约3倍。这一点需要引起注意。
5便携式直流接地仪接地故障查找方法
多分支接地故障特点：有二条或以上支路接地，各支路接地电阻均大于接地告警电阻，解除一个接地点后，接地现象消失。
处理方法：1. 确认接地电阻较小的两条支路，是向同一负荷供电，解开接地电阻最小的支路。2.再找出所有接地支路。3.重复1和2的工作，直到只有有一条支路接地为止。
6.3交流电源串入直流系统引起接地，如下图所示：
两套直流系统存在寄生回路特点：1解开寄生回路后，I段正极和II段负极几乎全接地，2负荷N有设备报失压，3接地查找由I段正极经负荷N转到II段负极，4负荷N电源两极分别接入两段母线
处理方法：1.解开寄生回路。2.将负荷N的电源两端接入同一段母线。
7直流系统接地故障预防措施
1）应加强直流电源和回路的全过程管理，强化设计、安装调试、运行维护人员的责任心。从设计施工到变电站的直流改造工作，必须严格执行《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》和有关设计规程要求。直流电源容量选择要满足事故时最大冲击负荷的要求。直流熔断器与相关回路配置应满足的基本要求：消除寄生回路，增加保护功能冗余度。
2）加强巡行维护管理工作。蓄电池必须按照现场运行规程进行维护，按时充放电，保证蓄电池的电压质量和容量。及时更换不合格的电池，保证蓄电池的正常运行。熔断器的接触部分应定期检查打磨保证接触部良好。对使用已久、接触不良的熔断器要及时更换。3）直流操作、控制和信号负荷必须相对独立，经专用熔断器供电。严谨操作、信号电源回路接控制负荷，以免在操作、信号工作时，造成控制回路故障。
4）低压交流回路与直流回路严禁共用电缆，以防交流短路影响到直流系统。
8结束语
直流系统是变电站重要的组成部分，其安全运行关系到电网的安全稳定运行，我们要加强变电站直流系统的管理和维护工作。当变电站的直流系统发生接地故障时要及时处理，消除隐患，为电网的安全稳定运行奠定良好的基础。
参考文献：
[1]林佑祥．直流系统接地故障查找与分析[J]．冶金动力，2009，2．
[2]徐林峰、徐玉风、张曼诗，继电器线圈接地故障现象分析【J]，电力系统保护与控制。
[[3]孙成宝，徐海明等．直流设备检修[M】．北京：中国电力出版社，2003。
[4]孟凡超，高志强，杨东书．交流串入直流回路引起开关跳闸的原因分析『JJ．继电器，2007，35．
作者简介：
满超阳（1985—），男，本科学历，高级技师，工程师，从事继电保护运行与维护工作。
论文作者:满超阳
论文发表刊物:《河南电力》2019年6期
论文发表时间:2019/12/11
标签：支路论文; 故障论文; 系统论文; 回路论文; 电阻论文; 变电站论文; 电流论文; 《河南电力》2019年6期论文;