摘要：文章对变电站直流系统接地故障检测方法进行探讨， 通过某变电站直流系统故障案例进行分析，从而找到具体的病害 之处，为电力运行维护人员提供一种有效应对变电站直流系统接 地故障的最佳方法。
关键词：变电站；直流系统；接地故障；对策
1、直流接地的检测方法
变电站直流系统发生接地故障主要是由于设备进水、受潮或 者是电缆破损导致绝缘下降。直流接地故障根据对地接地电阻的 大小一般可分为高阻接地和小电阻接地两种类型。根据接地点的 多少又可分为单点接地和多点接地。高阻或者多点故障比较难查 找，大量的接地故障并不稳定，随着环境变化而变化。因此在现 场查找直流接地是一个较为复杂的问题。目前主要有以下 3 种查 找方法，大多数情况是 3 种方法结合使用。
1.1 拉路法
结合直流系统的运行方式、操作情况及气候条件等进行直流 接地点的判断。可采用“拉路”寻找、分段处理的方法进行直流 接地点的查找，将整个直流系统分为直流电源部分、信号部分、 控制部分。以先信号和照明部分、后操作部分，先室外部分、后 室内部分的原则进行查找。在切断运行中各专用直流回路时，切 断时间不得超过 3 s，不管回路接地与否均应立即把开关合上。如 果发现某一专用直流回路接地时，要及时找出接地点，尽快消除 故障。
当直流接地发生在充电设备、蓄电池本身和直流母线上时， 用“拉路”的方法可能找不到接地点。当采取环路方式进行直流 供电时，如果不将环路断开，也不能找到接地点。另外，由于直 流串电(寄生回路)、同极两点接地、直流系统绝缘不良等原因， 也可能造成出现多处虚接地点，形成很高的接地电压，在表计上 出现接地指示，这样的接地点也不易进行查找。所以，进行“拉路” 查找往往不能一下全部“拉掉”所有的接地点，“拉路”后仍然 可能存在接地。
1.2 绝缘监测装置查找法
绝缘监测仪主机检测正负直流母线的对地电压，通过对地电 压计算出正负母线对地绝缘电阻。当绝缘电阻低于设定的报警值 时，自动启动支路巡检功能。早期传统绝缘监测仪工作原理主要 有以下2种。
1)用直流系统正负极对地绝缘电阻和人为设置的 2 个电阻组 成的电桥，根据测试电路的不同可分为平衡电桥法和不平衡监测 法。平衡电桥和不平衡电桥由于本身电路的限制，都有各自的优 点及缺点。
2)用注入低频交流信号法检测直流接地故障。原理是在直流 母线和地之间加一低频交流电压源，从而产生一低频交流电流， 常用低频信号为 10 ~ 30 Hz 之间，根据低频交流电压和电流的数 值，即可求出直流母线对地电阻的数值。根据低频交流电流的流 通路径，可以判断出接地故障所在的支路。该方法又分为定频法 和变频法 2 种 : 在采用定频法时，只须检测低频交流电流，在接 地故障点之前，检测到的低频交流电流值近似不变，一旦越过接 地故障点，互感器输出即显著下降，从而可以判断出故障点的位 置;采用变频法时，要分别测出某个频率下的低频电流的有效值。 然后间接计算出接地电阻的数值，在接地点之前，接地电阻数值 几乎不变，一旦越过接地故障点，接地电阻的数值立即增加，由 此判断出接地故障点的具体位置。用注入低频交流信号法探测接地故障点，容易引起设备误动或干扰设备，探测结果受系统分布 电容的影响很大，当系统分布电容很大时，交流法几乎无法探测 出接地故障点的具体位置。
1.3 便携式直流接地故障定位装置故障定位法
直流系统回路越多、运行时间越长，分布电容就越大，一般 都在十几 μF 到几十 μF 之间，也有 100μF 以上的。能否出探测 接地点，关键在于探测器抗分布电容的能力。假如某变电站，分 布电容 20μF，接地电阻 15 kΩ，注入信号频率为 5Hz，对地容 抗只有 1.6 kΩ，则阻性电流只有容性电流 10%左右，显然，是无 法区分出接地支路的;若注入信号频率为 0.5Hz，对地容抗相应为 16k，阻性电流占 50%以上，仍可区分接地支路。因而，应尽量 降低信号频率，以提高抗分布电容能力。便携式直流接地探测器， 国内、外产品都是采用在接地母线于大地之间注入超低频交流信 号(部分厂家装置注入信号频率低至 0.1 Hz)，由专用的交流钳 形电流表及相关处理设备，检测各支路中该低频交流信号的阻性 电流，以此识别接地支路。注入的低频信号有以下特点:1)注入 的交流信号功率非常小，比交直流串电给直流系统的影响小得多; 2)该低频信号是加在接地母线与地之间，而不是正负母线之间， 不影响直流电源的纹波系数;3)对保护等设备来说，该信号是共 模干扰，保护等设备抗共模干扰的能力非常强，对其影响非常小。
2、直流接地故障事件处理方案
2015 年某月某日，某 500 kV 变电站直流系统 1、2 号充电屏 220 V 直流 I、II 段绝缘监测装置同时报直流接地，对地绝缘电阻 显示为 0，两段直流母线正对地电压为 1 V，负对地电压为 -232 V，初步判断为直流系统正极对地发生了接地故障，并且两段直流母 线存在环网现象。直流绝缘监测装置无法定位故障，拉路法又无 法定位环路故障，因此只能采用利用便携式直流定位装置查找故 障。利用便携装置在 I 段直流母线注入低频交流信号，然后在直 流 I、II 段总屏逐条馈线进行测试，发现四条馈出线报环路故障或 接地故障，分别为:220 kV 保护小室I段电源I、220 kV 保护小 室II段电源II、35 kV 保护小室I段电源I、35 kV 保护小室II段 电源II，其余馈出线未发现接地或环网故障。对以上四个小室直 流馈线屏逐个运行支路进行测试，发现 #1 主变中压侧、低压侧 A 套智能终端柜控制电源，1 号主变中压侧、低压侧 B 套智能终端 柜控制电源存在环网，220 kV 保护小室II段直流分屏I上 220kV 某线智能终端柜装置电源I存在接地。
图1 许继智能终端柜操作回路
定位具体支路后，现场分别对以上 5 个户外智能柜进行了排 查。在 220kV 某线智能终端柜 2-4GD8 端子处，解开出线电缆为 3E-105b，回路号编号为 F801 的电缆，直流总屏 I、II 段母线对地 绝缘电阻恢复正常，可以确定直流接地点就在此处。保留故障点 继续对 1 号主变中压侧、低压侧智能终端柜回路进行排查，最终 在 1 号主变中压侧、低压侧 B 套智能终端柜 端子排发现 41KD5— 2Q1D10 屏内连接线，存在直流 I、II 段正极环网现象，现场查阅 许继智能终端图纸端子排图如图 1 所示，许继智能终端操作正电 源与合闸监视回路之间串接了 3YJJ 为常闭触点(3YJJ 为压力监 视接点，因许继智能终端未接压力电源监视回路此接点一直处于 常闭状态。)，现场断路器机构合闸线圈接至 A 套南瑞继保智能 终端，两套智能终端共一个合闸回路，间接导致第二组直流正极与第一组直流正极并接，从而形成环网。
结束语
直流系统运行的可靠性与稳定性直接关系着整个变电站的运 行安全，了解直流系统接地故障常见原因，掌握故障的查找和处 理方法，采取合理有效的故障预防措施，对于直流电站的正常运 行至关重要。我国变电站直流系统接地故障的处理技术与方法， 需要与时俱进，不断改进和创新，这样才能够真正保证变电站运 行的可靠性、安全性及稳定性，进而促进我国电网建设与经济建 设事业的和谐发展。
参考文献
[1]耿星.变电站直流系统接地故障查找与处理方法思考[J].广东科技，2013，22(14):79~80.
[2]齐剑飞.变电站直流系统接地故障的处理原则和措施探讨[J]. 企业技术开发，2015(9):95.
论文作者:杨帆
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/24
标签：故障论文; 低频论文; 变电站论文; 母线论文; 终端论文; 系统论文; 电阻论文; 《电力设备》2019年第5期论文;