摘要：直流系统是变电站非常重要的组成部分，它的主要任务就是给继电保护装置、断路器操作、各类信号回路提供电源。直流系统的正常运行与否，关系到继电保护及断路器能否正确动作，会影响变电站乃至整个电网的安全运行。
关键词：直流系统；接地；查找方法
引言
发电厂、变电站的直流系统是由蓄电池组与浮充电装置并联供给直流负荷的运行系统，主要是为控制回路、信号回路、继电保护自动装置、断路器分合操作等提供可靠稳定的不间断电源。由于分支网络多、所接设备多等因素构成了庞大而复杂的直流电源网络，分为主母线、小母线、层层分布，回路复杂、单线交错、双线交错，客观上增加了查找直流接地故障的难度。正常情况下正负对地均为绝缘的，系统中有一点发生接地时，一般情况下并不影响直流系统运行，但当出现两点及两点以上接地时，就会造成正负极短路，开关和保护回路误动、拒动现象。同时直流系统的故障可能会造成更大故障隐患。所以当发生接地时采用良好的仪器和准确的判定方法是十分重要的。
1、直流系统接地简介
1.1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，统称为直流系统接地；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。
1.2为什么会造成直流系统接地
直流系统是个不间断工作长期带电的系统，支路很多，负荷涉及面广，会由于环境改变、气候变化、污染、高温等引起电缆老化、接线端子老化，元件损坏以及设备本身等问题引起绝缘水平下降。一般来说，投运时间越长，其接地的概率越高，特别是发电厂比变电站接地更频繁。
1.3直流系统接地会造成哪些危害
a）接地的种类
从现实直流系统接地的构成上归纳起来有以下几种：按接地极性分为正接地和负接地；按接地类型上分为直接接地；有的称为金属性接地（也称完全接地）和间接接地，有的称非金属性接地（也称非完全接地、），有的人还称为半接地。此外还有按接地情况可分为单点接地、多点接地、环路接地、绝缘降低和交流半接地等。由于各地的直接接地情况不一样，所以产生了许多新名字，大体上是这几种名字。
b）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。
c）负极接地的危害
负极接地可能造成断路器的拒绝动作。
2、直流接地查找原则及方法
2.1处理原则。根据运行方式、操作情况、气候影响来判断可能接地的地点，其查找原则是先分母线；再分段；再次分回路的顺序来进行。以先信号、照明部分后操作部分，先室外后室内，先负荷后电源为原则，采取拉路寻找、分路处理的方法。在切断各专用直流回路时，切断时间不得超过3秒钟，不论回路接地与否均应合上。如设备不允许短时停电（失去电源后会引起保护误动作），则应将直流系统解列后，再寻找接地点。
2.2传统处理方法：
2.2.1传统查找法
当“直流系统接地”光字牌亮时，工作人员应先切换直流负荷屏上的接地电压表，判明直流接地的极性。若将该表转换开关切至“正”，电压表指示值为220伏或，接近220伏，则说明“负”极接地；反之，则“正”极接地。接地极性明确后，可进行以下处理：检查绝缘水平低（如室外的控制回路）、存在设备缺陷及有检修工作的电气设备和线路是否有接地情况；询问载波室是否有直流系统故障；依次切断直流负荷屏上各负荷开关；检查蓄电池、硅整流装置及充电机回路是否有接地现象等。在切断上述每一直流回路后，应迅速恢复送电。在切断每一回路过程中，工作人员应根据仪表和信号装置的指示，判断是否有接地。如切断时接地消失，恢复送电后接地又出现，则可肯定接地发生在该回路上，应及时查找接地点设法消除。
上述方法虽然简单易行，但也有其缺点：因直流负荷屏上的负荷开关控制的既有室内部分又有室外部分，工作人员在查找接地点时、需用电话联系中控室人员了解光字牌信号变化情况，大大延长了处理时间。如是直流屏内部或蓄电池发生接地，用此法很难检测到接地故障。
2.2.2万用表电压测量法查找接地故障：
基本原理：用万用表直流电压档（DC档）测直流电压值。当直流一极接地时，另一极对地电压为全电压，即控制电压为220V，合闸电压为250V。当切除某一部分直流负荷时，观察万用表所测极对地电压值的变化情况来判断接地点所在区域，从大到小，逐个否定，最后排除。
2.4如何快速查找接地点，排除故障危害
我们从以上的直流接地危害中，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。
2.4.1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。所以人们通常从直流接地回路瞬间停电，确定直流接地点是否发生在该回路，这就是所谓的“拉路法”。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆直流系统是个不间断电源，基于它的特殊性，人们不能随意停电。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。
2.4.2自动接地巡检仪查找回路
目前市场上出现了众多厂家的直流接地选线装置。一般以“信号注入法”、“霍尔传感器监测法”、“磁饱和监测法”三种原理设计生产的，大致情况是在直流的各分支回路上安装一个穿心式的电流互感器，各互感器感应到的信号经过直流接地选线装置分析判断，确定直流接地的分支回路，其安装在支路回路上的传感器编号和接地检测仪显示部分回路对应编号。其优点是能在线监测实时监测各分支回路的接地状态，查巡接地回路时，如 “全自动的逐路测试法”，如果仪器测量是准确性很高的话，是一种不可能缺少的自动化设备。但由于其测量精度不高、误报率较多、抗干扰能力差，各现场情况不一致等问题，在使用上出现了一些问题。
2.4.3便携式仪器查找定位方法
使用便携式的直流接地故障查找仪，查找直流接地不失为一种好方法，作为拉回路法的辅助测试仪，对接地故障的排除在时间上和安全上都是好帮手。其特点如人为拉路法，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。
这种设备在使用上是十分科学的。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，误报率十分高，并没有大量采用和全面推广，仅为查找时作为参考使用。
2.4.4人工故障排除方法
变电站的直流接地虽然是复杂的，无论是常规保护还是微机保护，其故障的排除法是一致的。采用拉路寻找分段处理的方法，以先信号和照明部分，后操作部分；先室外部分后室内的原则。根据现场的故障排除经验，笔者对其方法进行整理如下：
1.首先确定是正极接地还是负极接地，测量正负极对地电压，有效区分是正极接地还是负极接地。
2.两段母线之间的区分，使查找的接地不会大范围扩大，确定发生直流接地在哪一段。
3.如果有直流接地选线的装置，不能准确确定，有误报的现象，请退出运行中的直流接地检测仪。
4.如果站内二次回路有在施工的或有检修试验的应立即停止，拉开其工作电源，看信号是否消除。
5.采用分段分部位拉路法，操作电源一定要由蓄电池供电，先停下重要的回路，如信号回路和照明回路等。
应按照下列顺序进行
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
3、实际案例分析
2016年10月5日，接到巡维人员通知说110kV罗镜变电站发生直流系统接地故障。直流接地故障是继电保护工作中常遇到的故障之一，发生直流接地故障后要迅速排除，否则可能造成保护误动或拒动。与主管继保业务专责沟通后，要求到现场进行故障排查。迅速通知班组人员赶回办公室，准备好万用变、直流接地故障查找仪等设备、工具后驱车前往。到站后做好工作前准备工作，查看现场设备时发现，后台机频发直流母线接地故障动作、复归信号，#1、#2直流充电屏上监测装置同时报直流接地信号，屏幕显示的正对地电阻为+999K、负对地电阻为-13K，负对地电阻小于设定的报警定值。当时直流系统运行方式为：#1、#2直流充电屏分列运行，#1、#2充电机带着对应的蓄电池组以及各自的负荷。对蓄电池组、#1、#2直流充电屏、馈电屏外观检查时没有发现问题。用万用表测量时发现，#1、#2直流正负母线对地电压分别为160V、-75V。查看#1、#2直流馈电屏各分支线绝缘情况时发现各分支线绝缘情况正常，核对#1、#2直流馈电屏各支路开关分合情况后确定不存在#1、#2直流环网现象，此时，排除了直流馈电回路发生接地的猜测，接地点可能在充电机、直流母线或蓄电池上。在用直流接地故障查找仪对充电机、直流母线或蓄电池进行测量时发现#2蓄电池组的测量数据异常，并且符合查找仪说明书上所列的接地数据，因而判定接地点在#2蓄电池组上。在#2蓄电池组进行详细检查时发现71#蓄电池有微量的漏液现象，但都只是集中在蓄电池表面，并没有与地接触，因而排除蓄电池组本体接地。在对蓄电池组巡检仪进行检查时发现，#1、#2巡检仪底部有腐蚀现象并且#1巡检仪腐蚀较为严重，拆除#1巡检仪后测量直流正负母线对地电压分别为118V、-117V，电压正常，直流接地故障排除。
结束语
直流系统在变电站中作用越来越重要，在日常维护中我们会遇到各种各样的直流接地情况，接地种类越来越多，也会越来越复杂，直流接地不及时处理会严重影响电网安全运行，丝毫不得马虎大意，掌握变电站直流接地情况及熟悉查找方法对尽快找到接地点至关重要，这样直流系统就会更加可靠，电网就会更安全。
参考文献：
[1]徐虹.浅谈继电保护自动化技术在电力系统中的应用[J].科技创新与应用，2014，34：204.
[2]赵军.刍议电力系统中继电保护自动化技术的应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2015，04：215~216.
论文作者:陈肖钦
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：回路论文; 系统论文; 蓄电池论文; 故障论文; 母线论文; 电压论文; 负极论文; 《电力设备》2018年第26期论文;