摘要：直流电源系统在500kV变电站内占据极其重要的地位。直流供电网络分布在室内、室外各个一次和二次设备安装处。室外环境恶劣发生直流接地的概率很高，而且对电力系统危害性较大。直流接地故障中一点接地一般不会对二次系统造成直接危害，危害较大并且可能造成严重后果的是两点接地。当直流系统发生一点接地时一定要及时处理，不然再有一点发生接地就可能造成继电保护及自动装置、信号装置的误动或拒动，致使越级跳闸造成事故扩大。基于此，本文主要对500kV变电站直流接地故障进行了简要的分析，并在此基础上提出了一定的解决措施，以供参考。
关键词：500kV变电站；直流接地故障；分析与处理
随着输电网电压等级的逐步提高以及跨区域输电网的逐步建立，500kV线路的重要性日益凸显，直流接地故障会产生很大影响。
1直流接地的因素
直流系统作为变电所的基本保护系统，对于变电所的安全运行具有重要作用。将直流系统进行接地处理，是符合规定的基本保护措施，若出现一定的接地事故，就很容易引发直流系统失去效用，轻者会使得变电所地直流系统功能受到影响，严重者则很可能出现短路或者火灾，最终给实际的变电所稳定运行造成不良影响。而导致其故障主要因素保证以下几个方面：（1）二次设备绝缘性能差，或绝缘性能降低，维修不到位，或存在各种原因的磨伤或发热引起的烧伤等损伤缺陷。（2）变电站在雾霾、盐密污秽严重的运行环境下，当雨季连续阴雨、潮湿，使户外的断路器机构箱、刀闸机构、密度继电器、变压器温度计、端子箱等二次设备对地绝缘严重下降，很容易引起直流接地。雨水渗入户外二次接线盒，使接线桩头和外壳导通，引起接地。（3）因异物掉入造成直流接地情况。金属零件掉落在元件上，小动物爬上带电部位或啃咬电缆，造成电缆接地；检修人员在二次回路工作过程中，不慎将金属零部件掉落在直流回路带电部位上，或者接线头碰到金属屏柜，造成直流回路与金属屏柜发生短接而接地。（4）因设计、安装、维护及运行不当，产生电气设备和二次回路接地故障隐患。比如，在设计时，直流带电设备与接地设备或交、直流带电设备之间绝缘距离不足，当回路出现过电压时，可能击穿间隙，形成直流接地。因施工工艺不规范，二次回路的金属带电端有断线或摇晃不牢，或电缆芯破损裸露接触柜体，造成直流接地的情况。
2查找直流接地故障的方法
2.1绝缘装置判别法
当前500kV变电站均设置了直流系统绝缘装置，能够通过此设备查找故障区域，其主要通过发射高频信号定位实现直流接地故障的产值。通过绝缘装置对其给予定位，从而给予有效的解决。当前此装置接地电阻报警定值为20kΩ。在具体实施过程中很少出现小于20kΩ的状况，大部分保持在60kΩ以上，而此时直流监察设备不会发挥其自身价值，由于直流监察装置最大灵敏电阻均小于60kΩ。如接地电阻维持在20～40kΩ范畴内，能够对直流观察给予有效的调整，确认报警定值，将其设置在40kΩ，从而能够将故障支路报出，能够直接定位到直流屏某一空开，并利用此符合性质支路与图纸相互融合从而明确接地故障。
2.2转移负荷判别法
若发生直流接地故障，而此时报出Ⅰ段母线负接地，如果通过负荷转移法完成判断，主要价格所有保护室分电屏完成一遍负荷转移，即之前挂在Ⅰ段上的负荷全部转移到Ⅱ段上，同时将该屏Ⅰ段断开，若Ⅰ段母线负的母线电压并未恢复，则有效的转移到其他屏的负荷，直至发生直流Ⅰ段母线电压正常，直流Ⅱ段母线电压降低。若此时Ⅰ段母线电压恢复正常，而Ⅱ段母线则电压检索，则说明该屏发生直流接地。从而查找到此接地点所在分电屏。若直流分电屏Ⅰ层面有15个空开，每个空开均为一路负荷。除此之外，再将直流分电屏Ⅰ恢复原状态挂在直流Ⅰ段母线上，直流Ⅰ段母线电压降低。此时再次利通过负荷转移法完成判别，成功而有效的确认该屏上哪个开关按时接地。将这15个空开所带的负荷依此转移到直流母线Ⅱ段上面。每次转移一个空开后观察直流Ⅰ、Ⅱ段母线的电压情况。若出现直流Ⅰ段母线的电压恢复正常，而Ⅱ段母线的电压下降，就说明该空开下面的回路出现了直流接地。假设该空开负载是5012开关保护屏装置电源Ⅰ。5012开关保护屏装置电源Ⅰ是给5012开关保护用的电源，它的大部分电源回路都是室内的。当它发生直流接地时，应该着重查找该电源回路室外的部分。结合5012开关保护屏的图纸排查每一根通往外部一次设备汇控柜的回路线。由此很容易发现接地点。
2.3接地故障检测与保护的实现形式
直流升压与接地保护装置主电路拓扑结构采用隔离型的双管正激交错并联的DC/DC变换器，如图1所示，该装置内部采用了交错并联的设计方案，在一定程度上提高了装置自身的可靠性，从而有效的增强直流系统可靠性。
图1直流升压与接地保护装置主拓扑原理框图
在此过程中，主要通过一些形式实现：1）升压与保护装置内部的接地检测电路能够实时检测负载母线电压，由内部的数字控制器来计算母线对地绝缘电阻，并完成绝缘电阻的实时监测与显示，按照软件程序当中设定的阈值进而完成接地故障的报警，同时利用通信完成故障信息上传。2）因装置中存在高频隔离变压器，能够完成蓄电池组直流母线以及直流支路负载母线的电气隔离，当负载侧发生接地故障时，因变压器一、二次侧的电气隔离，负载侧的接地故障不会传递到直流母线侧，将接地故障限制在故障支路。3）直流升压与接地保护装置串联在直流母线和负载之间，当检测到直流负载支路发生接地故障时，本支路装置发出故障报警信号，完成接地故障实时定位，精确查找。4）在单点接地故障清除之前，直流系统及故障支路可正常运转，单点接地故障则无需开关动作，将接地故障进行隔离与故障报警及信息上传。在故障清除之前，按照据负载中断的影响进行情势给予预测，提前设置闭锁输出亦或继续给故障支路供电。
结束语
综上所述，在电力系统稳步发展的今天，保护装置及二次系统逐步变化，尽管制定了一系列的保护配置原则、设计规范，但是保护装置自身的差异化仍会导致一些问题。本文主要介绍了500kV变电站的直流接地故障原因，分析查找直流接地故障的方法，总结了各方法的适用范围，对处理500kV变电站直流接地故障的工作具有实际指导意义。
参考文献
[1]穆国东.浅析变电站直流系统接地故障的分析与处理方法[J].民营科技,2016(12):6.
[2]颜瑞东.变电站直流系统接地故障分析及处理策略[J].山东工业技术,2016(11):204-205.
[3]唐艳波.变电站直流系统接地故障分析与处理方法探讨[J].企业技术开发,2016,35(01):24-25.
[4]张明达.变电站直流系统接地故障及环网危害分析处理研究[J].山东工业技术,2015(01):252.
[5]张萌萌,秦艳,陈晓霞.变电站直流系统接地故障分析和处理方法[J].中国高新技术企业,2013(04):132-134.
论文作者:陈洋,彭宇南,张帅
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/3
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