變電站直流系統(tǒng)接地故障分析及處理策略

顏瑞東（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東　江門　529000）

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變電站直流系統(tǒng)接地故障分析及處理策略

顏瑞東
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東江門529000）

摘要：變電站直流系統(tǒng)接地故障會(huì)影響直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行，近年來(lái)，直流系統(tǒng)接地技術(shù)不斷發(fā)展，積極防范接地故障，加大直流系統(tǒng)安全運(yùn)行管理力度，已經(jīng)成為行內(nèi)專業(yè)人員共同關(guān)注的焦點(diǎn)。本文分析了變電站直流系統(tǒng)接地故障的類型、故障查找與處理的方法。

關(guān)鍵詞：變電站；直流系統(tǒng)；接地故障；分析；處理；對(duì)策

0　前言

在整個(gè)電力系統(tǒng)中，直流系統(tǒng)發(fā)揮著關(guān)鍵而重要的作用，分布范圍較廣，支持著整個(gè)電網(wǎng)的安全、持續(xù)運(yùn)行，然而，由于受到內(nèi)外因素的干擾，變電站直流系統(tǒng)容易出現(xiàn)接地故障，要想有效排查這些故障，就必須掌握科學(xué)先進(jìn)的技術(shù)，提高故障排查工作效率，維護(hù)變電站的安全運(yùn)行。

1　變電站直流系統(tǒng)接地故障

直流系統(tǒng)電源具有正負(fù)極性之分，要想保證變電站直流系統(tǒng)的安全，各大變電站各項(xiàng)電力設(shè)備都要實(shí)行接地處理，同時(shí)要控制阻抗數(shù)值。所謂的變電站直流系統(tǒng)接地故障就是電源正極或電源負(fù)極對(duì)地絕緣阻抗數(shù)值較低，下降到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值以下，因此，直流系統(tǒng)接地故障也有正負(fù)之分?，F(xiàn)實(shí)中的變電站直流系統(tǒng)較為復(fù)雜、分布較多、線路設(shè)置較廣，對(duì)應(yīng)的負(fù)荷涉及范圍也較大，面臨著四周相對(duì)復(fù)雜的環(huán)境條件、氣候狀況等，惡劣的自然社會(huì)環(huán)境條件會(huì)對(duì)直流線路、電氣設(shè)備等帶來(lái)不良影響，導(dǎo)致線路絕緣受損、端口破裂等問(wèn)題，影響各個(gè)設(shè)備的絕緣度，從而引發(fā)接地故障。直流系統(tǒng)接地示意圖如下圖1所示。

2　變電站直流系統(tǒng)接地故障主要形式

變電站直流系統(tǒng)由于處于不同的區(qū)位環(huán)境、地理位置，其接地故障也有著明顯區(qū)別，通常包括室內(nèi)接地故障、室外接地故障，從引發(fā)故障的原因方面考慮，又涵蓋各種不同的接地故障形式，具體體現(xiàn)為：

（1）錯(cuò)接線導(dǎo)致的接地故障。變電站直流系統(tǒng)二次接線中，電氣設(shè)備的電纜芯的兩頭未能都按照規(guī)定同端子接線運(yùn)行，而是未經(jīng)處理，處于裸露狀態(tài)，或者同其他線路錯(cuò)接一起，從而導(dǎo)致了接地故障的出現(xiàn)。

此外，如果接線出現(xiàn)連接松動(dòng)、脫離等現(xiàn)象時(shí)，也可能出現(xiàn)接地故障，例如：位于斷路器端子排的二次線，如果出現(xiàn)螺栓松動(dòng)現(xiàn)象，則可能導(dǎo)致斷路器接線頭的滑落，從而導(dǎo)致接地故障。

（2）電氣設(shè)備受損導(dǎo)致的接地故障。電力線路的實(shí)際設(shè)計(jì)中，為了提高絕緣水平、保證安全運(yùn)行，通常會(huì)將抗干擾電容設(shè)備安裝于電力系統(tǒng)正負(fù)極和大地之間，達(dá)到抗干擾、保護(hù)系統(tǒng)安全的目的，然而，當(dāng)電容器遭受外界影響，出現(xiàn)擊穿、內(nèi)部元件損壞等問(wèn)題時(shí)，則很容易出現(xiàn)直流接地問(wèn)題。

（3）接線絕緣下降導(dǎo)致的接地故障。二次接線處于較為復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境中，既要受到外界因素的干擾，又可能受到內(nèi)部因素的破壞。例如：陰雨連綿季節(jié)，雨水的反復(fù)侵蝕與滲透可能導(dǎo)致二次接線盒內(nèi)進(jìn)水，從而導(dǎo)致接線樁頭和接線盒外殼之間導(dǎo)電，造成接地故障。隨著電力系統(tǒng)的運(yùn)行，其中一些轉(zhuǎn)動(dòng)性零部件的反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，很容易損害二次線的絕緣層，從而引發(fā)直流接地現(xiàn)象。

（4）直流系統(tǒng)由于長(zhǎng)時(shí)間工作，其二次設(shè)備在內(nèi)外破壞力的作用下，其絕緣層可能發(fā)生破壞、變質(zhì)現(xiàn)象，絕緣度下降，從而引發(fā)接地故障。當(dāng)電力系統(tǒng)施工工藝尚未達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，直流線路裸露也可能導(dǎo)致接地問(wèn)題。

3　變電站直流系統(tǒng)接地故障的查找方法

3.1定位法

定位法是接地故障查找的一項(xiàng)有效方法，通常選擇便攜式直流接地故障定位設(shè)備進(jìn)行故障定位，此定位設(shè)備目前已被廣泛而深入地運(yùn)用于直流系統(tǒng)故障查找中，其優(yōu)勢(shì)和便捷因素體現(xiàn)在：在不切斷直流回路的情況下，能夠直接定位查找故障，維持系統(tǒng)的正常供電，從而確保了接地故障查找工作效率。

3.2拉回路法

拉回路法進(jìn)行接地故障查找，具體的查找方法為：斷開各個(gè)線路中的空氣開關(guān)、熔斷器等實(shí)施斷電查找，以此來(lái)隔離接地點(diǎn)，使其處于空氣開關(guān)管轄的直流回路系統(tǒng)，然后，解開電纜芯，進(jìn)一步限定接地點(diǎn)位置，最后將相關(guān)的元件、器件等拔除，確保故障點(diǎn)限制于插件內(nèi)部或外部，直至接地點(diǎn)被定于特定回路，通過(guò)搖表遙測(cè)，從而發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。

拉回路法需要斷開查找回路中的直流電源，電源斷開有一定的時(shí)間限制，通常要在3S以內(nèi)，而且要遵循科學(xué)的規(guī)律逐一斷開，具體的次序?yàn)椋旱谝徊剑簲嚅_信號(hào)回路，第二步：斷開照明回路，第三步：斷開操作回路；第四步：斷開保護(hù)回路。然而，由于變電站二次回路系統(tǒng)具有一定的復(fù)雜性，同時(shí)，隨著系統(tǒng)優(yōu)化、改造工作的深入，其中難免存在錯(cuò)綜復(fù)雜的閉環(huán)回路，這必然為故障檢測(cè)帶來(lái)困難。

3.3在線監(jiān)測(cè)法

所謂的在線監(jiān)測(cè)法主要是依托于直流接地故障選線設(shè)備，發(fā)揮其在線監(jiān)測(cè)功能，對(duì)直流系統(tǒng)的接地狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，此系統(tǒng)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地提供直流系統(tǒng)的相關(guān)故障信息，例如：接地狀況、故障情況等，然而，實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中也存在一定的缺點(diǎn)，具體體現(xiàn)在: 不能準(zhǔn)確、高效地定位故障點(diǎn)，而且監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置數(shù)量、安裝位置等都會(huì)影響檢測(cè)效果，接地點(diǎn)故障查找范圍過(guò)大，為故障的解除與處理帶來(lái)困難，從某種意義上來(lái)看，在線監(jiān)測(cè)法具有一定的局限性。同時(shí)，在線檢測(cè)設(shè)備的安裝相對(duì)復(fù)雜，檢測(cè)精度受到影響，同時(shí)，容易受到外界因素的干擾，出現(xiàn)信息誤報(bào)現(xiàn)象。

3.4低頻探測(cè)法

選擇鉗形電流探頭實(shí)施故障監(jiān)測(cè)，來(lái)自于監(jiān)測(cè)設(shè)備的接地警示信息被接收后，可以把低頻交流信號(hào)加在直流故障母線和大地之間，低頻電流則將途徑信號(hào)發(fā)生設(shè)備、直流系統(tǒng)、接地點(diǎn)等進(jìn)行傳輸，再啟動(dòng)鉗形電源探頭來(lái)逐個(gè)點(diǎn)進(jìn)行故障檢測(cè)，同時(shí)，探尋低頻電流的流動(dòng)方向和軌跡，此時(shí)位于接地點(diǎn)之前與之后的低頻電流會(huì)有所差異，通過(guò)分析二者間的差距來(lái)對(duì)應(yīng)準(zhǔn)確定位接地位置。低頻探測(cè)法的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在無(wú)需斷電查找，然而，實(shí)際故障能否查找精準(zhǔn)容易受到系統(tǒng)分布電容的干擾。

4　變電站直流系統(tǒng)接地故障的科學(xué)處理方法

當(dāng)變電站直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，首先要對(duì)接地情況作出深入分析，通過(guò)分析直流系統(tǒng)所處環(huán)境特點(diǎn)、氣候特征等來(lái)初步判斷可能出現(xiàn)接地的位置，先從室內(nèi)入手排查故障點(diǎn)，再逐步過(guò)渡到室內(nèi)進(jìn)行查找，先合閘再控制，先自總電源入手進(jìn)行故障查找，再逐步過(guò)渡到支路電源，逐區(qū)域、逐范圍地查找，也可以借助拉路法進(jìn)行故障查找，這其中需要控制直流回路斷開的時(shí)間。具體的故障查找步驟如下：

（1）深入調(diào)查并分析直流系統(tǒng)情況。利用絕緣監(jiān)測(cè)裝置，發(fā)揮其絕緣監(jiān)測(cè)功能，從中得出直流線路接地類型，具體分析出接地極性，判斷屬于正極接地或是負(fù)極接地。

（2）瞬間斷開各個(gè)合閘電源。如果發(fā)現(xiàn)此時(shí)不再出現(xiàn)接地故障信息，意味著接地故障點(diǎn)出現(xiàn)在合閘回路上，此時(shí)，就可以單獨(dú)針對(duì)合閘回路展開分析，通過(guò)拉合其負(fù)荷開關(guān)，同時(shí)對(duì)分支線路的故障進(jìn)行檢查與分析。根據(jù)分析結(jié)果來(lái)大致判斷故障所處的大致區(qū)域，并及時(shí)切斷這一區(qū)域內(nèi)各個(gè)設(shè)備的正極端子，對(duì)應(yīng)查看故障警示信息，判斷得出故障問(wèn)題所處位置，繼續(xù)逐步深入分析并查找，最終得到接地點(diǎn)位置。

5　直流系統(tǒng)接地故障查找的關(guān)鍵問(wèn)題

變電站直流系統(tǒng)接地故障查找需要遵循科學(xué)的規(guī)律和規(guī)則，其中要積極維護(hù)設(shè)備的安全，保證工作人員的人身安全，實(shí)際的故障查找中要重點(diǎn)關(guān)注以下問(wèn)題：

如果變電站直流系統(tǒng)內(nèi)部的某點(diǎn)出現(xiàn)接地故障時(shí)，則禁止在第二回路實(shí)施施工操作。

此時(shí)，選擇“拉回路”法查找故障，需要先切斷直流電源，此項(xiàng)操作的展開需要先得到調(diào)度的允許，而且要控制操作時(shí)間，一般在3秒內(nèi)，確保操作效率。

要想提高故障判斷的準(zhǔn)確性，需要故障監(jiān)測(cè)人員細(xì)致、耐心地觀測(cè)與觀察，利用絕緣監(jiān)測(cè)設(shè)備，觀察其儀表、燈板等來(lái)細(xì)致、全面、深入地分析接地故障的判斷正確與否。實(shí)際的故障判斷、分析必須盡量避開用電高峰期，這樣才能防止出現(xiàn)大規(guī)模停電，實(shí)際的故障查找中，相關(guān)人員也要積極防止短路問(wèn)題、接地問(wèn)題，防范短路跳閘現(xiàn)象。接地故障出現(xiàn)以后，需要按照設(shè)備連接圖，防止終端錯(cuò)拆、恢復(fù)過(guò)程中，出現(xiàn)遺留性錯(cuò)誤，同時(shí)，也要做好接線標(biāo)識(shí)工作。故障查找是一項(xiàng)專業(yè)性、技術(shù)性工作，必須由專業(yè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作，提高安全管理工作水平，維護(hù)工作人員安全。

加強(qiáng)誤動(dòng)作的防范，堅(jiān)決禁止一切可能導(dǎo)致誤動(dòng)作的操作，在此基礎(chǔ)上開展各項(xiàng)操作，當(dāng)操作電源處于常規(guī)工作狀態(tài)時(shí)在對(duì)應(yīng)投入保護(hù)。直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障后，要注意采用科學(xué)的故障查找方式和方法，堅(jiān)決禁止直接借助燈泡查找，預(yù)防直流回路短路故障。

6　總結(jié)

變電站直流系統(tǒng)接地故障是一種常見故障，產(chǎn)生接地故障的原因相對(duì)復(fù)雜，要想有效解除故障問(wèn)題，就必須深入分析并總結(jié)一些科學(xué)的技術(shù)和方法，明確故障查找中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，善于綜合利用多種方法進(jìn)行故障查找，從整體上提高故障查找工作效率。

參考文獻(xiàn)：

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.189