摘要：在水电站的安全运行过程中，直流系统是一个非常重要的电源系统，其自身的可靠性和安全性对整个水电站的安全运行产生直接的影响。本文结合宝珠寺电站直流系统分析、查找直流接地故障点，并证实了直流绝缘监测仪在二级直流负荷盘柜中运用的可行性和重要性。
关键词：直流系统 直流接地 绝缘监测 故障查找
1、引言
直流系统的用电负荷极为重要，包括继电保护、控制回路、信号回路、计算机监控、事故照明、交流不间断电源、断路器的分闸和合闸操作电源、自动装置等不间断用电负荷，对供电的可靠性要求很高。虽然直流系统平时运行非常稳定，但在长期运行过程中，由于直流系统负荷的重要性及复杂性，直流系统的接地故障成为影响电站甚至整个电网安全运行的事故隐患。本文主要从宝珠寺直流系统接地产生原因、故障危害、故障查找、故障处理及相关防范措施进行分析和总结，帮助水电站运维人员了解直流接地。
2、产生直流接地的原因和危害
水电站直流系统所接负荷多、回路复杂，在长期运行过程中会由于人员的误操作、环境的改变、气候变化、电缆以及接头的老化、设备某些损伤缺陷等问题造成二次回路绝缘下降，甚至有可能是小动物爬入或小金属掉落在元件上，而不可避免的发生直流接地故障。
直流系统是一个绝缘系统，在正常工作时，直流系统正、负极对地绝缘电阻相等，对地电压也相对平衡。在发生一点接地时，其正、负极对地电压发生变化，接地极对地电压降低，非接地极电压升高，由于没有构成接地电流的通路而不引起任何危害，单极接地可以短时间维持运行，此时需要尽快对系统故障点进行排查处理。直流接地故障中，危害较大的是两点接地，一旦接地极再有故障接地点或另一极再发生接地故障，造成两点接地就有可能会引起短路事故，极易引起逻辑控制回路误动、直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源，还可能将某些继电器短接致使开关误动或拒动，造成越级跳闸扩大事故。
3、直流接地故障点查找方法
水电站查找直流接地的常用方法有拉回路法、绝缘监测法、故障定位法。
3.1、“拉回路法”就是短时间停掉某回路的直流电源（停电时间不超过3秒），查看接地故障是否复归来判断接地点。该方法一般先从次要负荷开始拉，再拉重要负荷的原则依次查找。
3.2、“绝缘监察法”是使用微机绝缘监测装置能够在线监测直流母线对地绝缘状况，随时报告直流系统接地故障，并显示出接地回路编号。JYM-II绝缘监测仪工作时分为常规检测和支路巡检。常规检测是在系统正常运行时实时监测正负母线的对地电压，测算母线绝缘电阻值。在发生母线绝缘下降时发出报警信号，点亮故障灯，并将故障标志上送监控模块，同时启动低频信号投向各支路，若支路有接地电阻，则穿套在该支路的互感器会感应出电流信号，经过放大后进入AD采样，计算出该支路的接地阻抗，再从中分离出阻性和容性电流即可得出该支路的接地电阻值与电容值。但绝缘检测装置也只能监测出直流回路接地支路，对具体的接地点无法定位。
3.3、“故障定位法”采用的便携式直流接地故障定位装置是近几年开始在电力系统应用的产品。该装置无需断开直流回路电源，可带电查找直流接地故障，提高了查找直流接地故障的安全性，且该装置可将接地故障定位到点，便于操作。但目前该产品存在检测精度不高，抗分布电容干扰差，误报较多的问题。
4、直流系统一点接地时故障处理和注意事项
出现一点接地信号后，虽然直流系统还能继续运行，但应该尽快查找接地点，并加以清楚，以防两点接地引起保护的误动和拒动。
4.1根据监控模块和绝缘监测仪的报警信号判断接地极性和接地性质。
4.2检查绝缘监测仪动作是否正确，直流回路是否因工作人员工作或因漏水等原因造成。
4.3对于二次回路或直流回路有工作的应立即停止工作。
4.4根据绝缘监测仪选出的回路号进行接地查找。
4.5现地控制电源盘出线发生接地,仍需采用瞬时拉合负荷的办法查找接地时，首先从次要负荷查找,然后再查找重要负荷。
4.6查找继电保护及自动装置的直流回路时，为防止保护、自动装置误动应与保护、自控人员取得联系，并采取相应防误动措施。
4.7查找到直流接地后应立即通知有关人员处理。
4.8查找直流接地过程中，应防止造成两点接地。
6、宝珠寺电站直流系统绝缘监测的改进：
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改造前的保护室控制电源配电屏 改造后的保护室控制电源配电屏
宝珠寺电站直流系统I、II套绝缘监测仪均只使用了28条支路，但二级直流负荷盘柜的支路较多，特别是13#支路“线路保护控制电源”配电盘的负荷更为复杂，仅该支路就有34条分支路。当13#支路某点发生接地故障时由于线路保护的重要性，导致不能随意采取“拉回路法”来判断故障点，因此给查找直流接地故障点增加了难度和工作量，当该支路发生接地故障时，检修人员往往要花上一两天才能排查出接地点。
为了改善此种情况，能方便、迅速、准确的查找到接地点在哪里，电站对该盘柜进行了重新改造。在改造后的控制电源配电屏上新加了两套绝缘监测仪，实时监测该负荷盘柜下的二级直流电源支路是否正常。现在，若直流系统13#支路报警时，“线路保护控制电源屏”上的绝缘监测仪将再次报出二级直流负荷故障支路，维护人员能很快确认接地盘柜，对查找接地点有了准确的方向，节约了时间，工作达到事半功倍的效果。
线路保护控制电源盘柜的成功改造，给予我们经验，电站在以后直流负荷盘柜的改造中，也可以借鉴“保护控制电源配电屏”的形式，在二级直流负荷盘柜中增加直流绝缘监测仪，对二级各直流支路进行实时监测。并且随着科技的发展，便携式直流接地故障定位装置会得到广泛的应用，将更进一步提升直流系统的安全运行。
7、结语
本文以宝珠寺水电站直流系统为分析对象，简要介绍直流系统组成，分析当直流接地时故障处理原则。通过直流系统接地故障处理查找接地点时遇到的困难，提出了直流绝缘监测仪在二级直流负荷盘柜中的运用，其可靠、适用性也得到了证实，为其他电站提供些许借鉴。
参考文献
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作者简介：
张强（1992年3月），男，毕业于四川理工学院电气工程及其自动化专业（本科），助理工程师，现于宝珠寺水力发电厂从事水电站运行与调度工作。
论文作者:张强
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/30