变电站直流系统接地故障查找 变电站直流接地故障探讨

　　摘要:针对变电站直流系统在运行中经常发生直流接地性故障，结合现场运行维护经验，提出直流接地各种原因及危害、查找方法和注意事项以及预防措施。 　　关键词：直流接地; 接地原因; 接地危害; 查找方法; 预防措施
　　中图分类号：TM63 文献标识码：A
　　引言
　　变电站直流系统是全站保护、自动装置、监控、通讯、操作控制系统电源，必须确保其安全、稳定、可靠运行。直流系统是绝缘系统，正常时，正、负极对地绝缘电阻相等，正、负极对地电压平衡。在调试试运阶段，或者在运行环境较差运行较长时间后由于设备老化，施工过程中埋下的隐患等引发直流接地故障。当直流系统一点接地，供电可靠性大大降低，因为在接地点未消除时再发生第二点接地，极易引起直流短路和开关误动、拒动，以至损坏设备，甚至造成大面积停电和系统崩溃的严重后果，所以直流一点接地时，设备虽可以继续运行，但接地点必须尽快查到，立即消除或隔离，确保系统安全稳定运行 。根据自己在工作中的一些体会，本文介绍了直流接地故障形式、原因，危害，查找方法、注意事项，预防措施。
　　1直流接地形式及产生原因
　　按接地点所处位置的不同，可将直流接地分为室内和室外两种形式，按接地极性分为正接地和负接地，按接地的程度分为直接接地，亦称金属接地或全接地和间接接地，亦称非金属接地或半接地，按接地情况分为单点接地、多点接地、环路接地、或绝缘降低，按接地的长短时间分为瞬间接地和永久接地，按引起接地的原因有以下情况。
　　1.1由于电缆、电气设备的质量原因引起的接地：如二次回路绝缘材料不合格、绝缘性能低。或存在某些损伤缺陷、如磨伤、砸伤、压伤、扭伤或过流引起的烧伤等。
　　1.2年久失修电缆和设备的老化等引起的直流接地，变电站直流系统所接设备多，回路复杂在长期运行在恶劣环境和气候下，电缆设备绝缘降低，导到半接地或全接地。
　　1.3由下雨天气引起的接地。在大雨天气，雨水飘入未密封严实的户外二次接线盒，使接线桩头和外壳导通起来，引起接地。例如瓦斯继电器，压力释放继电器不装防雨罩。在持续的梅雨天气，潮湿的空气会使户外电缆芯破损处或者黑胶布包扎处，绝缘大大降低，从而引发直流接地。
　　1.4由小动物破坏引起的接地。当二次接线盒密封不好时，蜜蜂会钻进盒里筑巢，巢穴将接线端子和外壳连接起来时，电缆外皮被老鼠咬破、老鼠、蜈蚣等小动物爬入带电回路引起直流接地。
　　1.5断路器的合闸线圈，合闸接触器，中间继电器引线不良或线圈烧毁后绝缘破坏发生接地。
　　1.6由挤压磨损引起的接地。当二次线与转动部件靠在一起时，二次线绝缘皮容易受到转动部件的磨损，当其磨破时，便造成直流接地。
　　1.7接线松动脱落引起接地。接在断路器机构箱端子排的二次线，若螺丝未紧固，则在断路器多次跳合时接线头容易从端子中滑出，搭在铁件上引起接地。
　　1.8误接线引起接地。在二次接线中，电缆芯的一头接在端子上运行，另一头被误认为是备用芯或者不带电而让其裸露在铁件上，引起接地。在拆除电缆芯时，误认为电缆芯从端子排上解下来就不带电，从而不做任何绝缘包扎，如果电缆芯一旦接触铁件就引发接地。
　　1.9微机保护插件内元件损坏引起接地。为抗干扰，插件电路设计中通常在正负极和地之间并联抗干扰电容，该电容击穿时引起直流接地。
　　1.10由于基建、技改、扩建施工过程中由于外面施工队伍技术水平参次不齐，施工工艺差引起的接地，由于在验收时由于时间紧，验收项目不全面，导致有些故障隐患不能发现，时间越长接地故障概率越大。
　　1.11由于人为原因引起的接地。变电站有交流，直流。由于各专业人员误搭接电源时交直流混用引起直流接地。
　　1.12工作中，二次绝缘检查不到位，使绝缘性能降低后未能及时发现引起直流接地。
　　1.13工作中，设备维护职责划分不明确，出现一些死角、漏角，使某些设备维护不到位引起的直流接地。
　　2直流系统接地危害分析
　　直流接地故障中，当直流一点接地时，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，在接地发生和恢复的瞬间，经远距离、长电缆起动中间继电器跳闸的回路可能因其较大的分布电容造成中间继电器误动跳闸。当两点接地，可能会造成严重后果。直流系统发生两点接地故障，便可能构成接地短路，造成继电保护、自动装置误动或拒动，或造成直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。当保护开关拒动时，越级跳闸造成大面积停电的电网事故。
　　3直流系统接地查找方法
　　3.1利用绝缘监测装置判断 变电站的直流母线一般分为两段， 每段母线上均装有绝缘监测装置。且在直流母线上均装有微机直流系统绝缘在线监测装置，直流系统正常工作时， 装置数字显示母线电压，监测直流系统正、 负母线绝缘状况，该装置的优点是能在线监测，随时报告直流系统接地故障，并显示出接地回路编号。缺点是该装置只能监测直流回路接地的具体接地回路或支路，但对具体的接地点无法定位。技术上它受监测点安装数量的限制，很难将接地故障缩小到一个小的范围。而且该装置必须进行施工安装，对旧系统的改造很不便。此类装置还普遍存在检测精度不高，抗分布电容干扰差，误报较多的问题。
　　3.2利用万用表测母线电压变化判断 直流系统单相对地电压因接地使接地相电压被拉低，非接地相电压被抬高，如220V直流系统，单相对地电压绝对值为100-120之间， 例如对地量电压正极为0V，负极为 220V，则判断直流正极接地， 如对地量负极为0V，正极为220V，则可以判定为负接地，可以配合拉路法进行故障排除。规程上规定直流接地时应停止直流网络上的一切工作，并进行选择查找接地点，防止造成两点接地。
　　3.3试停拉回路法判断，这是电力系统查直流接地故障一直沿用的一个简单办法。所谓“拉回路”，就是停掉该回路的直流电源，停电时间应小于三秒。一般先从断开现场临时工作电源，事故照明回路，附属设备回路, 信号回路，再操作控制回路，保护回路，蓄电池回路等。即分别对每路空气开关或熔断器拉闸停电，若停电后直流接地现象消失，说明接地点位于本空气开关控制的下级回路中；若现象继续存在，说明下级回路没有接地。通过拉路寻找，可将接地点限定在某个空开控制的直流回路中，再通过解开电缆芯，将接地点限定在室内或室外部分；再通过拔出插件，可将接地点限定在插件内和插件外。经过层层分解、一段段排除，最终可将接地点定位于一段简单回路中，确认电缆芯不带电，再用摇表对回路中的每根接线摇测绝缘，把接地点进一步限定在几根导线或几颗端子上。该种方法由于二次系统越来越复杂，大部分的变电站由于施工或扩建中遗留的种种问题，使信号回路与控制回路和保护回路已没有一个严格的区分，而且更多的还形成一些非正常的闭环回路，直流串电（寄生回路）、同极二点接地，直流系统绝缘不良，多处出现虚接地点，必然增大了拉回路查找接地故障的难度。
　　3.4便携式直流接地故障定位装置故障定位法
　　该装置是近几年开始在电力系统较为广泛应用的产品。该装置的特点是无需断开直流回路电源，可带电查找直流接地故障。可以避免再用“拉回路” 的方法，极大地提高了查找直流接地故障的安全性。而且该装置可将接地故障定位到具体的点，便于操作。目前生产此类产品的厂家也较多，但大部分产品都存在检测精度不高，抗分布电容干扰差，误报的问题。
　　3.5根据运行方式、操作情况、气候影响来判断根据变电站当天的情况，当发生直流接地时，若站内二次回路有工作，或有设备检修试验，应立即停止。拉开其工作电源，看信号是否消除。再重点查找绝缘情况较差的回路或过去经常容易出现接地的线路，室外室内二次线容易绝缘受损的部位仔细观查，配合采取拉路寻找、分路处理的方法。当全部直流负荷已经拉完后仍未找到接地点时，则应检查蓄电池、 浮充装置、电压绝缘综合监测装置以及直流母线本身。此时可以采取瞬间拉开刀闸及取下直流保险或断开直流总空开的方法进行选择。如接地仍然不能消失，则为直流母线本身接地，经确定无疑后，应采取必要的安全措施和技术措施，将故障母线停电处理。
　　4直流接地查找时的注意事项
　　4.1某些保护在直流拉合时可能会误动，所以在拉合前应申请退出保护出口压板。
　　4.2按符合实际的图纸进行，防止拆错端子线头，防止恢复接线时遗留或接错；所拆线头应做好记录和标记。
　　4.3查找故障必须二人及以上进行 ,使用合格的仪表，严禁二点接， 防止人身触电， 做好安全监护。
　　4.4对于不停电的直流设备，必须用事先准备好的备用电源供电，以保证在断路时该回路不失电。
　　4.5当直流采取环路供电方式，必须首先断开环路。
　　4.6如果直流母线上的所有负荷都切除后故障仍不消失则说明故障发生在直流电源部
　　分，如直流屏，蓄电池组，浮充装置，连接电缆等，为了避免在查找过程中给负荷造成较长时间停电，引起更大的事故发生，在一般情况下应先切换另一组直流电源给负荷供电，再将故障电源跟外电路隔离来查找故障。
　　5直流接地预防措施
　　5.1提高直流系统接地故障对电力系统危害性的认识。
　　5.2提高工作人员业务技术水平，加强责任心和敬业精神，避免各种接地故障的发生。
　　5.3在设计过程中尽量采取分屏设计，尽量减少控制电缆的数量。
　　5.4直流系统调试时要检查直流母线绝缘，投运后做好支路监测装置动作的可靠性， 防止误报、 错报、漏报。
　　5.5交流、直流、强电、弱电回路不能合用在同一根电缆中，避免芯线间感应出干扰电压，并在其终端设备上产生出不能接受的共模和差模干扰电压。
　　5.6变电站各个回路送电之前要检查绝缘，确保各相关电缆已接好，未接好的要做好绝缘措施。
　　5.7在前期施工中注意监督安全质量， 注意接线的正确性，接线柱要拧紧避免电缆脱落，尽量避免电缆的损坏。
　　5.8重视端子箱、机构箱、汇空柜等室外设备烘潮装置的维护。
　　5.9定期巡查直流系统的对地绝缘，做好防雨，防潮，防漏，防尘措施。
　　5.10保护定检工作，必须保证二次绝缘检查、二次设备清扫、二次回路接线紧固等。
　　5.11工作中，发现室外二次设备接线盒密封、二次线绝缘破损，必须汇报处理，如果出现直流接地，必须立即停止所有二次回路上的工作。
　　5.12防止不正确的查找方法造成的直流系统两点接地。如果出现直流一点接地，在查找过程中，特别是运行回路中，带电检查电位时，使用仪表内阻必须大于20kΩ，切记不要人为再次造成另一点接地。
　　结论
　　直流接地故障是变电站一种常见故障，要想快速处理接地故障，一要对变电站直流系统，二次回路非常熟悉，二要掌握查找直流接地的基本方法，三要运用先进的检测设备，四要不断的积累经验。
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