變電站直流系統(tǒng)接地故障分析與處理

張國華 王文東

摘? 要：直流系統(tǒng)對維護(hù)變電站的電能輸配送安全具有重要意義，是保障變電站正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，當(dāng)變電站直流系統(tǒng)的電源正負(fù)母線與大地發(fā)生接觸，其絕緣電阻會發(fā)生下降變化，如果該電阻值小于某一固定值，就會導(dǎo)致直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障。該文重點(diǎn)分析變電站直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生的原因和處理方法，希望可以幫助變電站的工作人員提高故障檢修質(zhì)量與效率。

關(guān)鍵詞：變電站? 直流系統(tǒng)? 接地故障

中圖分類號：TM862? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）03（a）-0038-02

直流系統(tǒng)在變電站的設(shè)備組成中占據(jù)重要地位，在工作過程中通常處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，主要由蓄電池組和浮充電裝置組成，所以受發(fā)電站運(yùn)行方式的影響較小。直流系統(tǒng)的功能作用是為繼電自動保護(hù)裝置系統(tǒng)、信號控制回路提供電能，隨著電力網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)范圍逐漸擴(kuò)大，直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障的頻率越來越高。

1? 變電站直流系統(tǒng)接地故障類型分析

1.1 正接地

直流系統(tǒng)的主要功能是為電力系統(tǒng)的各項(xiàng)子系統(tǒng)提供電能，作為電能提供體的“電源”，其所對應(yīng)的正母線與負(fù)母線皆具有極強(qiáng)的絕緣性。若是直流系統(tǒng)的正母線在工作中因某些原因與大地發(fā)生接觸，正母線對應(yīng)的絕緣電阻數(shù)值會發(fā)生變化，當(dāng)這個(gè)數(shù)值低于正常固定閾值范圍時(shí)，便會發(fā)生正接地故障，導(dǎo)致相關(guān)電力系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)誤動問題[1]。假設(shè)正母線的兩端都發(fā)生接地現(xiàn)象，這時(shí)的直流系統(tǒng)會出現(xiàn)電流短路故障，產(chǎn)生的直接性不良后果表現(xiàn)后方繼電器勵磁明顯、接地故障影響范圍擴(kuò)大等，假設(shè)AB兩點(diǎn)是直流系統(tǒng)的正母線兩端，當(dāng)這兩點(diǎn)同時(shí)接地時(shí)，繼電出口自動保護(hù)器會因?yàn)閯畲艈栴}產(chǎn)生斷路器誤動現(xiàn)象，引發(fā)直流系統(tǒng)接地故障。

1.2 負(fù)接地

假若直流系統(tǒng)的負(fù)母線在為電力系統(tǒng)提供電能的過程中出現(xiàn)異常，如果負(fù)母線與大地發(fā)生觸碰，其所對應(yīng)的絕緣電阻值也會發(fā)生變化，當(dāng)該電阻值低于某個(gè)固定規(guī)定值時(shí)，直流系統(tǒng)便會出現(xiàn)接地故障，這種接地故障被稱為負(fù)接地故障，引發(fā)的不良影響是相關(guān)電力系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)拒動問題。具體表現(xiàn)：假設(shè)AB兩點(diǎn)是直流系統(tǒng)的負(fù)母線兩端時(shí)，如果負(fù)母線兩端接地，保護(hù)出口繼電器會因短路而無法自動啟動，使得相關(guān)電力設(shè)備拒動，故障嚴(yán)重時(shí)還會出現(xiàn)越級跳閘、保險(xiǎn)絲燒斷、繼電器損壞等問題。

2? 解決變電站直流系統(tǒng)接地故障的方法

2.1 明確接地故障發(fā)生原因

變電站的工作人員在針對直流系統(tǒng)的接地故障進(jìn)行檢修時(shí)，需要先明確系統(tǒng)發(fā)生故障的原因。第一，當(dāng)直流系統(tǒng)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果有小動物爬進(jìn)某個(gè)子系統(tǒng)或者有金屬物品掉落在原件上，不僅會對系統(tǒng)的電流運(yùn)行產(chǎn)生影響，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，還會因?yàn)槎搪穯栴}引發(fā)接地故障。第二，如果工作人員沒有按照接線標(biāo)準(zhǔn)開展接線工作，或者工具使用不當(dāng)，使得線路連接錯誤，同樣會引發(fā)短路、斷路問題，從而產(chǎn)生接地故障。第三，變電站的監(jiān)管工作沒有做到位，直流系統(tǒng)的組成部件存在型號、質(zhì)量不合格的問題，沒有及時(shí)更換嚴(yán)重老化的正、負(fù)母線，使得直流系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)正、負(fù)母線兩端接地故障。

2.2 遵守故障排查流程

由于正、負(fù)母線兩端接地故障是直流系統(tǒng)常見故障，所以工作人員在日常檢修維護(hù)工作中要對其加強(qiáng)重視，遇到可能會引發(fā)接地故障的問題應(yīng)及時(shí)排除。另外，對于直流系統(tǒng)接地故障，工作人員應(yīng)遵守故障排查流程，嚴(yán)格按照檢修標(biāo)準(zhǔn)開展工作[2]。第一，當(dāng)直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，工作人員可以檢查直流接地故障在線裝置，根據(jù)裝置的表現(xiàn)情況判斷已經(jīng)出現(xiàn)的故障是否為接地故障、引發(fā)故障的原因、故障回路的種類、故障影響的范圍等信息。第二，在全面掌握故障原因、故障類型、故障范圍等信息之后，可以采用正確科學(xué)的故障排除方法，對接地故障進(jìn)行排除。

2.3 科學(xué)選擇故障處理方法

2.3.1 接地故障排查法

接地故障排查法的具體實(shí)施過程為：首先，工作人員要對故障現(xiàn)場基本情況進(jìn)行核驗(yàn)，避免檢修設(shè)備因?yàn)楝F(xiàn)場環(huán)境出現(xiàn)失靈問題，所以工作人員要全面剖析故障現(xiàn)場環(huán)境，尤其是金屬類設(shè)備在陰雨天氣影響下極易因?yàn)槌睗癯霈F(xiàn)腐蝕問題，線路也容易因?yàn)闈駳獍l(fā)生短路。其次，使用電流絕緣檢測設(shè)備對各裝置設(shè)備的絕緣性進(jìn)行檢測，如果檢測設(shè)備發(fā)出警示信號，則說明該部分的絕緣性已經(jīng)遭受破壞，工作人員可以將檢修重點(diǎn)放在更換絕緣材料方面，但是若檢修工作是在潮濕環(huán)境下開展，工作人員需要明確警示信號的出現(xiàn)是否是因?yàn)樵O(shè)備受到天氣影響出現(xiàn)故障。最后，如果直流系統(tǒng)的接地故障所引發(fā)的后果是瞬間停電，工作人員便無法采取上述兩點(diǎn)方法，這時(shí)工作人員可以采取瞬間停電法，第一步將與繼電保護(hù)裝置無關(guān)的電源切斷，第二步關(guān)閉后方繼電保護(hù)裝置，第三步依次切斷與直流系統(tǒng)有關(guān)的各類設(shè)備電源。

2.3.2 接地故障定位法

接地故障定位法主要用來確定故障點(diǎn)，通常采用定位儀、便捷式查找儀等設(shè)備對故障進(jìn)行定位，采用該方法的前提是已經(jīng)明確接地故障范圍。目前，變電站的工作人員在采用該方法定位故障點(diǎn)時(shí)，選用的儀器設(shè)備是便捷式直流接地故障查找儀，使用該儀器定位接地故障不需要工作人員預(yù)先切斷直流系統(tǒng)的回路電源，對直流系統(tǒng)的運(yùn)行情況以及其他電力相關(guān)設(shè)備的影響較小，能夠維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，提高故障處理效率與質(zhì)量。簡而言之，利用接地故障定位法對直流系統(tǒng)的接地故障點(diǎn)進(jìn)行查找定位，可以保障故障處理的高效性與及時(shí)性，極大程度上可以為變電站節(jié)約檢修成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.3.3 瞬時(shí)拉路法

瞬間拉路法是目前檢修直流系統(tǒng)接地故障的重要手段之一。工作人員在使用這種方法對直流系統(tǒng)進(jìn)行檢修時(shí)，需要先將系統(tǒng)的直流電流斷開，由于斷開時(shí)間不會超過3s，所以對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀態(tài)影響較小，不易出現(xiàn)突發(fā)性斷電現(xiàn)象。利用瞬間拉路法檢修直流系統(tǒng)接地故障，工作人員可以根據(jù)線路承受負(fù)荷的重要程度，依次斷開直流屏電流供應(yīng)，當(dāng)在斷開某部分回路的直流電之后，接地故障消失，則說明該回路出現(xiàn)故障，隨后再利用該方法對回路支路進(jìn)行判斷，從而準(zhǔn)確判斷出故障點(diǎn)[3]。在采用瞬間拉路法時(shí)，工作人員需要知道因?yàn)樾枰獢嚅_直流系統(tǒng)的某些支路，所以會降低直流系統(tǒng)的供電可靠性，而且該方法并不適用組成結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的二次系統(tǒng)。

2.3.4 直流接地在線裝置檢測法

目前，電力市場針對直流系統(tǒng)接地故障，提供了多種在線裝置，例如霍爾傳感器檢測裝置、磁飽和檢測裝置、信號注入檢測裝置等。利用直流接地在線裝置檢測法對接地故障進(jìn)行處理，需要工作人員先在直流系統(tǒng)的各分支回路處安裝穿心式電流互感器;然后利用在線裝置對互感器接收到的信號進(jìn)行分析;隨后通過接地檢測儀判斷各分支回路的電流運(yùn)行情況，將出現(xiàn)問題的回路所對應(yīng)的傳感器編號記錄下來;最后在保持實(shí)時(shí)在線監(jiān)測的條件下，按照編號對直流系統(tǒng)故障回路進(jìn)行檢修。這種接地故障處理方法具有較高的安全性，不需要斷開直流系統(tǒng)各分支回路的電流，在移動式采集互感器檢測到故障回路后，直流接地在線裝置會自動發(fā)出警示信號，極大程度上提高了變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3? 結(jié)語

綜上所述，變電站長時(shí)間運(yùn)行使得直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的頻率增加，嚴(yán)重影響變電站的正常運(yùn)行。因此，工作人員要明確解決直流系統(tǒng)接地故障的重要性，采用接地故障定位法、瞬時(shí)拉路法等方法開展接地故障檢修工作，提高直流系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，保證變電站生產(chǎn)活動正常開展，實(shí)現(xiàn)社會效益與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄧崇運(yùn).淺析變電站直流控制系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)和接地故障處理[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018，26（34）：50，52.

[2] 李應(yīng)文，彭明智，張純.變電站直流電源系統(tǒng)直流環(huán)網(wǎng)與交流竄入的原因及危害[J].自動化與儀器儀表，2018（7）：57-60.

[3] 鄧健鏘.500kV變電站直流系統(tǒng)異常分析及接地處理措施探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（36）：51，53.