變電站直流系統(tǒng)接地處理方法

樊博

（云南電網(wǎng)公司昆明供電局，云南 昆明 650011）

1 直流系統(tǒng)接地的危害

變電站內(nèi)的直流操作電源系統(tǒng)，其直流供電網(wǎng)絡(luò)分布各個(gè)一次和二次設(shè)備處，發(fā)生接地的概率很高且對(duì)電力系統(tǒng)危害性較大的故障。直流系統(tǒng)正極接地，就會(huì)有造成繼電保護(hù)誤動(dòng)的可能，因?yàn)橐话闾l線圈（如出口中間繼電器線圈和跳閘線圈等）均接電源負(fù)極，回路再發(fā)生接地或絕緣不良就會(huì)形成兩點(diǎn)接地，引起保護(hù)誤動(dòng)；直流系統(tǒng)負(fù)極接地，如果回路中再有一點(diǎn)接地，形成兩點(diǎn)接地可將跳閘回路或合閘回路短路，保護(hù)拒動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)發(fā)生故障，保護(hù)的拒動(dòng)必然導(dǎo)致系統(tǒng)事故擴(kuò)大（即越級(jí)擴(kuò)大事故），同時(shí)還可能燒壞繼電器的觸點(diǎn)和燒保險(xiǎn)。因此直流系統(tǒng)對(duì)地應(yīng)有良好的絕緣并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)，當(dāng)某一點(diǎn)出現(xiàn)接地故障時(shí)，立即發(fā)出告警信號(hào)，提醒運(yùn)行人員查找并排除故障，從而杜絕直流系統(tǒng)接地可能引起的事故。

2 造成變電站直流系統(tǒng)接地的幾種原因

2.1 在帶電二次設(shè)備上工作時(shí)將直流電源誤碰設(shè)備外殼，施工中導(dǎo)致帶電電纜外皮損壞，交直流共用一根電纜。

2.2 雷雨季節(jié)，室外端子箱或機(jī)構(gòu)箱內(nèi)潮濕積水導(dǎo)致直流二次回路中的正電源或負(fù)電源對(duì)地絕緣電阻下降，嚴(yán)重者可能到零，從而形成接地。

2.3 部分型號(hào)手車開關(guān)的可動(dòng)部分與固定部分的連接插頭或插座缺少可靠的絕緣隔離措施，手車來回移動(dòng)導(dǎo)致其中導(dǎo)線破損，從而使直流回路與開關(guān)金屬部分相接觸，從而導(dǎo)致接地。

2.4 部分直流系統(tǒng)已運(yùn)行多年，二次設(shè)備絕緣老化、破損，極易出現(xiàn)接地現(xiàn)象。

2.5 因施工工藝不嚴(yán)格，造成直流回路出現(xiàn)裸線、線頭接觸柜體等，引起接地。

3 直流系統(tǒng)微機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)的原理

目前，變電站常用的絕緣監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)正負(fù)直流母線的對(duì)地電壓，通過對(duì)地電壓計(jì)算出正負(fù)母線對(duì)地絕緣電阻。當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)支路巡檢功能，對(duì)直流系統(tǒng)各饋電支路正負(fù)對(duì)地的絕緣電阻的檢測(cè)，是在各饋電支路回路安裝電流互感器，采用低頻疊加或直流漏電流的原理，計(jì)算出饋電支路的正負(fù)對(duì)地的絕緣電阻值。

低頻疊加原理:由低頻信號(hào)源產(chǎn)生的超低頻信號(hào)由直流母線對(duì)地耦合到直流系統(tǒng),采用無源交流微電流傳感器，感應(yīng)流過各饋電支路中接地電阻與接地電容的超低頻信號(hào)電流，其大小直接反映出支路接地電阻的變化。感應(yīng)電流信號(hào)經(jīng)過放大、相位比較、濾波、A/D轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并計(jì)算出相應(yīng)的接地電阻值，判斷出直流饋電支路的接地故障。這一技術(shù)的電流傳感器不受一次測(cè)電流和溫度變化的影響，缺點(diǎn)是檢測(cè)精度受分布電容和低頻信號(hào)衰減的影響較大。

直流漏電流原理：采用磁調(diào)制有源直流微電流傳感器，饋電支路正負(fù)穿過傳感器的正常負(fù)荷電流大小相等、方向相反，在傳感器中的合成直流電磁場(chǎng)為零，其二次輸出也為零；當(dāng)支路回路的正負(fù)極存在接地電阻時(shí)，就會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生漏電流，并且在傳感器中合成漏電流磁場(chǎng)，二次輸出就直接反映接地漏電流的大小，結(jié)合母線絕緣檢測(cè)不平衡電橋電路的對(duì)地電壓測(cè)量數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出支路對(duì)地的絕緣電阻值，從而判斷出直流饋電支路的接地故障。

4 直流系統(tǒng)接地的處理

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)，由直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置發(fā)出預(yù)告信號(hào)。此時(shí)，應(yīng)首先確定是正極接地，還是負(fù)極接地；是完全接地，還是絕緣電阻降低。然后再根據(jù)運(yùn)行方式、檢修、操作及氣候等因素的影響，判斷可能接地的地點(diǎn)，確定尋找地點(diǎn)的方法和步驟。

4.1 尋找接地點(diǎn)的一般原則

4.1.1 對(duì)于兩段以上并列運(yùn)行的直流母線，先采用“分網(wǎng)法”，拉開兩段母線的分段刀閘，判明屬哪一段母線接地，以縮小查找范圍。

4.1.2 對(duì)直流母線上允許短時(shí)停電的直流負(fù)荷饋線，采用“瞬間停電法”尋找。當(dāng)拉開某一回路時(shí)，如接地信號(hào)消失，并且各極對(duì)地電壓恢復(fù)正常（不能只靠接地信號(hào)消失為準(zhǔn)），則說明接地點(diǎn)在該回路上。如接地發(fā)生在某一專用直流回路時(shí)，可按先次要設(shè)備后主要設(shè)備取下（拉開）該回路的各分支路的熔斷器或刀閘來找出接地點(diǎn)。

4.1.3 對(duì)于不允許短時(shí)停電的重要直流負(fù)荷，可采用“轉(zhuǎn)移負(fù)荷法”查找接地點(diǎn)。

4.1.4 如接地不在各直流負(fù)荷上時(shí)，可瞬間解列充電設(shè)備、蓄電池和倒換直流母線查找接地點(diǎn)。

4.1.5 在電容補(bǔ)償裝置運(yùn)行中，查找直流系統(tǒng)接地時(shí)，如需判斷帶有補(bǔ)償電容的控制回路有無接地時(shí)，則必須將具有公共負(fù)極的補(bǔ)償控制回路全部斷開，否則會(huì)由于電容器上的殘余電壓造成接地假象而誤判斷。

無論回路有無接地，斷開直流回路電源的時(shí)間一般不得超過3S，但集成電路和微機(jī)保護(hù)的直流電源拉開10S后才允許上電。即使回路有接地，也應(yīng)先合上，再設(shè)法處理。

4.2 借助儀器查找直流接地故障

在運(yùn)行過程中近幾年由于微機(jī)保護(hù)的應(yīng)用和綜合自動(dòng)化的發(fā)展，傳統(tǒng)的“拉回路”“斷保險(xiǎn)”查找直流接地的方法，已經(jīng)不能適應(yīng)電力系統(tǒng)一、二次回路在安全性方面的要求。變電站的擴(kuò)改建，使得二次回路越來越復(fù)雜，系統(tǒng)本身已存在大量事故隱患，通過拉回路查找直流接地可能導(dǎo)致更大的事故。

下面以ZJDT-TOP5Q便攜式直流系統(tǒng)接地故障定位裝置為例說明借助儀器查找接地故障的操作方法。首先將裝置的信號(hào)發(fā)生器接到靠近蓄電池輸出端的正、負(fù)母線和地線上。首先是將鉗表鉗在直流配電屏的屏面上的各個(gè)保險(xiǎn)（空氣開關(guān)）的出口線上，如果檢測(cè)結(jié)果為“非接地”說明該扎直流電源的回路均無接地故障。如果該扎線檢測(cè)結(jié)果有“接地”再分別鉗各個(gè)回路，檢測(cè)方法同上。其次在直流配電屏的電纜出口處，對(duì)每條電纜分別鉗住查找，如果在“快速”期間，顯示為“非接地”，說明該回路無接地故障；顯示為“接地”，說明該回路有接地故障，且故障較為嚴(yán)重，并參考“絕緣模擬指示”的亮燈情況進(jìn)行判斷。檢測(cè)出接地支路后，對(duì)具體接地故障點(diǎn)進(jìn)行定位檢測(cè)，以便迅速地檢測(cè)出具體的接地故障點(diǎn)。

直流系統(tǒng)的單個(gè)支路（回路）如果有多個(gè)直流電源相連（連接成閉環(huán)系統(tǒng)），如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許，建議在檢測(cè)時(shí)斷開各個(gè)連接壓片，以提高檢測(cè)靈敏度，也可利用“絕緣模擬指示”的微小差異，分開實(shí)際接地回路和通過環(huán)路形成的虛假接地回路。

5 結(jié)束語

綜上所述，直流系統(tǒng)接地的危害性很高，必須快速尋找到接地點(diǎn)并快速切除直流系統(tǒng)接地故障。

[1]潘東華，呂偉強(qiáng)，劉昱.變電站接地系統(tǒng)研究－降低變電站的接地電阻值[J].2005，01，01.