摘要：本文先简要介绍了直流系统接地故障带来的危害和直流检测装置的原理，接着讲述了近年来变电站发生的3起典型直流系统接地故障的处理过程，并分析了故障产生的不同原因，最后总结了处理直流接地故障需要注意的一些问题。
关键词：直流失地 接地故障 绝缘
直流系统是变电站的重要系统。断路器的控制回路、变电站内的的信号回路、继电保护装置、自动化及远动装置均采用直流电源供电。即使在外部交流电源中断的情况下无法逆变出直流电源时仍要求蓄电池组持续提供可靠的直流电源，保证站内二次设备的正常运行。一旦直流系统发生故障，将会给电力系统带来极大的安全隐患。
1 直流系统接地故障的危害
直流系统最常见的故障就是直流系统接地（也叫直流失地）。由于直流系统涉及的支路众多，且控制回路、信号回路大多在户外，运行条件恶劣。当遇到极端天气或是发生特殊情况时，极易发生直流失地。当直流系统接地时，就有可能造成断路器的误动或拒动。断路器的跳闸简化回路如图1所示。
图1 跳闸简化回路
TJ-保护跳闸继电器接点；ZJ-跳闸中间继电器；SL-开关辅助接点；TQ-断路器跳闸线圈
从图上可以看出，当A、B两点接地或A、D两点接地时，跳闸线圈TQ流过跳闸电流，断路器跳闸；当B、C两点接地或C、D两点接地时，中间继电器或跳闸线圈将被短接，使得保护动作后，断路器不能正确跳闸。
2 三起直流接地故障查找案例
直流绝缘检测装置是根据电桥平衡原理构成的，目前各厂站广泛采用微机绝缘检测装置。其原理是通过在检测装置上安装低频电压信号发生器，当某一馈线支路上发生接地故障时，则该馈线支路上流过低频电流信号，经过计算低频电流值从而判断出发生直流接地的支路以及接地电阻的大小。其原理接线如图2所示。
图2 微机绝缘检测装置原理接线图
L1、L2、L3-直流馈线，TA1、TA2、TA3为各直流馈线的辅助电流互感器
当绝缘检查装置由于故障无法判断出哪个支路发生直流失地故障或绝缘检测装置判断出的直流失地支路错误时，则必须采用“拉路法”来确定发生接地故障的具体支路。所谓“拉路法”就是按照一定原则、短时断开不同的直流支路，此时若直流接地现象消失，则判断该支路为故障支路。其遵循的原则就是先户外后户内，先信号回路后控制回路。在确定了接地点所在支路后，仍需查找出具体的接地点位置，并予以消除，最终恢复直流系统的正常运行。
2.1 某变电站当运行人员操作5023开关时，直流绝缘检测装置报“直流正接地告警”。检修人员判断为5023 的相关支路发生直流失地故障。查直流分屏的绝缘检测装置，并再次确认故障支路为5023断路器的测控装置直流电源支路。检修人员现场逐个排查5023断路器的信号回路，当排查50231隔离开关的A相机构箱时，拆除其中的隔离开关的热偶继电器的信号回路后，接地故障立刻消失。解体热偶继电器后，可以看到继电器内部有一付供隔离开关操作回路使用的交流常闭接点和一付供测控信号使用的常开接点，两付接点之间以塑料薄挡板隔离。由于运行时间较长，薄挡板已经积尘，且本不应该与薄挡板接触的两付接点的弹片都与薄挡板接触，这就是造成本次直流接地故障发生的直接原因。热偶继电器内部的简化回路如图3所示。图中A、B两点短路，这就是直流接地故障点。
图3 热偶继电器内部的简化回路
HJX-热偶继电器的直流信号接点;HJD-热偶继电器的交流动力接点
为防止此类缺陷的再次发生，要求同一个继电器的不同辅助接点不得同时供交流回路和直流回路使用，以防止两付接点之间绝缘击穿后，造成交直流互串和直流接地故障;如果必须使用时，辅助接点之间必须以空端子或绝缘隔板隔离。
2.2 2013年10月的一天下午暴雨倾盆，某变电站直流绝缘检测装置报“直流正接地告警。此时站内无任何操作及工作。查直流分屏的绝缘检测装置的显示的故障支路，并经过仔细确认：故障支路为#2主变的非电量开入支路。由于此站几天前下大雨时，同样发生过直流接地故障。上次当检修人员赶到现场时，直流失地已经消失，无法查出故障点的具体位置。这次检修人员一定要在故障消失前及时查找到故障点的具体位置，才能彻底消除直流接地故障发生的隐患。经过对主变非电量开入支路的逐个细致排查，发现主变的压力突变开入回路为故障支路。对此回路逐段仔细排查后，发现主变本体侧面的压力突变继电器的接线盒盖子与底座上有一细缝。打开接线盒，发现内部有水珠。用干布把接线盒内的水珠擦拭后，盖好接线盒盖子，用防水胶把接线盒盖子与底座的细缝封住，直流接地故障彻底消失。为防止此类故障的发生，要求主变的非电量保护本体上的接线盒需增加防雨罩，如某些部位难以加装防雨罩时，要求接线盒必须密封严密。
2.3 2013年某变电站在进行新扩建线路间隔送电时，直流绝缘检测装置报“直流正接地告警”，故障支路为备用支路。此备用支路外部无任何接线，直流空开也已断开。据此判断直流绝缘监察装置的故障支路查找错误，此时只能采用“拉路法”来查找发生直流失地故障的具体支路。在经过调度人员的同意后，按照“拉路法”原则，在该直流分屏后上依次排查，当断开5032开关的第一组控制电源后，直流失地故障消失。至此才正确找出了发生故障的具体支路为5032开关第一组控制电源。经过仔细逐段排查，故障点最终锁定为在从开关汇控箱至开关本体的航空插头电缆之间。当打开航空插头后，发现由于航空插头内部狭小，插头引线制作工艺不良，引线已与插头外壁接触。这就是本次直流接地的故障点。在厂家的工作人员重新制作航空插头接线后，直流系统恢复正常运行。为杜绝这类故障的发生，检修人员在新GIS变电站新GIS扩建间隔验收时，检查全部航空插头。防止插头内接线工艺不良导致的直流失地。
3 结束语
直流系统接地故障原因多种多样，有的因为二次回路设备年久老化造成绝缘性能降低；有的因为二次回路接线盒因天气影响受潮进水，有的因为二次回路设备受外力压伤受损等等。无论何种原因，按照缺陷分类，直流失地是变电站的重大故障，全部定性为Ⅰ类缺陷。一旦发生，需要检修人员及时消除。如何快速查找直流失地故障点，就成为困扰检修人员的一大难题。在充分利用现有的绝缘检测装置的同时，拉路法仍然是不可或缺的重要处理方法。同时在处理直流失地故障时，时效性特别重要。一旦错过最佳时机，故障就难以查找。此外由于查找处理直流接地故障都是带电工作，工作中严禁人为短路，造成开关误跳。在日常的运行维护中，运维人员应尽职尽责，加强巡视工作，努力消除直流失地的隐患。尤为重要的是，为避免直流失地的发生，要从源头抓起，在设备选型和基建验收时，充分考虑到设备投运后可能带来的隐患，杜绝直流失地产生的隐患。
参考文献
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作者简介：
王成庆，国网福建省电力有限公司检修分公司，工程师
论文作者:王成庆
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/26
标签：故障论文; 支路论文; 回路论文; 失地论文; 接点论文; 继电器论文; 发生论文; 《电力设备》2018年第29期论文;