汪军奇 王凯 姜晟烜
国网巴州供电公司 新疆库尔勒市841000
摘要：电力系统运行下变电站承担着重要的工作，直流系统接地故障是变电站运行下常见的一种故障现象，为保证变电站运行的稳定性，文章直流系统接地故障原因与处理措施展开探讨。
关键词：变电站；直流系统；接地故障；故障处理
引言
自变压器及交流发电机发明以来,交流电正式登上历史舞台,并因其易于变压、传输距离远、便于通过旋转电机实现转换而逐渐在电网中开始占据主导地位,使得交流输配电系统得到大规模发展,形成了当今电力系统的格局。但是随着交流电网的深入发展,交流系统的许多固有缺陷不断凸显出来,如不同电网联网时的严格同步要求,使得电网易于遭受失步故障的破坏;长距离、大容量电能的输送成本高,且异步输送条件苛刻;对可再生能源发电的消纳不友好;对不同负荷特性的电力需求缺乏可调节性等。同时,直流发展的脚步也从未停止。直流输电已在远距离电能传输、异步联网等场合发挥重要作用。近年来,直流配电与直流供电也得到快速发。
1直流系统接地故障类型及成因
1.1故障类型
依据直流系统接地性质、接地形式及发生的原因等,可将直流系统接地故障划分为以下三类。第一，电阻性接地。依据接地点的个数,又可分为单点接地、多点接地。平衡电阻接地属于多点接地的范畴,现象为蓄电池正负极同时接地且接地电阻大小相近。第二，有源接地。有源接地又可分为交—直流串电接地、直—直流串电接地。交—直流串电接地是指交流窜入直流系统。直—直流串电接地是指多套或两套直流供电设备通过接地点形成通路的现象。第三，多分支接地。在变电站进行扩建、技改等项目时,易发生不同设备之间因接线不当而引入多个电源点,进而发生接地故障的现象,称之为多分支接地。
1.2变电站直流系统接地故障原因
变电站直流系统在长期运行中易受各种因素影响出现绝缘破坏等问题。产生直流系统接地故障的原因有很多,具体分析如下。第一，直流系统设备损坏。在长期运行过程中,直流系统中的二次回路和设备的绝缘材料未达到相关使用标准发生绝缘老化,或在运行过程中产生压伤、扭伤、磨损等,导致元件发热而引起烧伤,都会降低设备的绝缘水平。第二，环境因素影响。由于系统设备长期处于户外,受暴风雨等恶劣环境的影响,常受到湿气和尘土的腐蚀,导致设备的绝缘装置老化,降低了设备的绝缘性能。第三，操作失误或维护不到位。包括二次回路和设备连接与组装有误,以及运维人员在标准和过程控制中的失误造成的回路接地,导致交流电流串入直流系统中,从而引发接地故障。第四，小动物爬入直流系统的端子箱内并且碰到箱内接线,小金属零件掉落在带电回路上,双配置的直流系统正负发生串接等都会引发直流系统接地故障。
2直流系统接地故障的危害分析
当直流系统出现正极接地状况时，其保护装置容易出现误动作。由于直流系统负极往往和多数断路器的分合闸线圈以及继电器线圈进行连接，因此当回路中的另外一点也出现接地时，将导致保护装置误动作。而一旦出现直流负极接地的情况，其保护装置可能会出现拒动现象。这是因为在负极出现接地时，如果回路中的另一点也同时发生接地，那么两处接地点可能会导致断路器跳闸线圈或保护出口继电器线圈被短接，进而导致保护装置无法启动；拒动情况下，由于短路电流远超正常值，可能会造成更严重的情况，进而导致直流电源的保险丝被熔断，使各设备的连接处烧坏，使系统瘫痪。
3直流接地故障查找方法
3.1拉回路法
在直流故障查找的方法中,拉回路法是较为常用的一种方法。
在发生接地故障时,将其中一条直流馈线断开,如果接地故障现象消失,则表明接地点就在此回路中。反之,则表明故障点不在此回路中,立刻恢复该馈线的直流电源供电。依照此方法继续查找,直至故障点找到。使用此方法必须得到调度监控中心的同意,并且保证直流馈线电源消失时间不宜过长,如不超过3s,还应遵循先信号回路,再控制回路,最后保护回路的原则。在实际应用中,此方法只能将故障点定位到屏柜或某个回路,而无法精确到故障点。此外,在较为复杂的直流系统中,极有可能造成非常规回路的出现。目前,变电站的设备持续更新,自动化水平不断提高,对电源可靠性供电的要求日益增高。若直接断掉直流供电电源,可能影响设备的稳定运行。同时,经过多次扩建、技改后,站内二次回路异常复杂,极有可能造成寄生回路的产生,大大增加了寻找故障点的难度。
3.2在线检测法
在线检测法是利用直流电源检测装置内部的低频电压信号发生器,实时监测直流系统的对地绝缘状况,通过接地的极性来判断接地故障所在的直流馈线。如果某直流馈线流过一低频电流信号,并经由电流互感器传递给检测装置,变电运行人员则会根据检测装置的检测数据计算后,判断出接地故障点。在使用“在线检测法”进行故障点查找时,运行人员不需要依次断开各直流馈线,与上述故障查找法相比受现场工作环境的影响较小,提高故障查找效率。但直流电源检测装置受在线检测装置技术和直流系统接线的影响,容易出现误报或漏报等状况,降低了故障查找点的准确性。
3.3信号注入法
主要是针对直流系统接地故障进行查找的选线装置。主要原理：在直流系统各支路安装可反馈检测信号的电流互感器，对其反馈的传感器信号标注编号，并和接地检测仪显示的部分编号一一对应。各条支路上的互感器可以将检测到的电流信号进行实时反馈，再交由选线装置进行数据分析，并作出最后的判断。一旦出现信号异常，检测仪可以直接显示对应的支路，并确定是哪条分支回路出现了直流接地故障。信号注入法根据其原理又可以分为低频信号注入法和变频信号注入法两种类型。其中低频信号注入法的主要查找流程为，当母线电桥检测到接地故障后，信号会注入分支回路中，通过电流互感器得到相应的反馈信号，并分析此信号的变化特征，判断出接地故障位置。在具体的工作流程中，电流互感器可以对各段线路和相关设备进行仔细检测，不会发生遗漏。检修人员可实时采集各支路的反馈信号，发现其低频电流信号出现较大的波动，可根据情况对该处发生的接地故障进行初步判断。变频信号注入法的原理和低频信号注入法大致相同，只是检测信号为交替变化的低频信号。
4直流接地故障的预防措施
首先，进一步加强对直流系统的日常维护检修工作。对直流系统需要根据周期进行认真巡检,对充电装置母线和蓄电池等需要做好日常维护,以保持内部设备的清洁稳定。对极板的渗液要进行及时处置清理,采用凡士林加涂。其次，对直流电缆进行日常维护和清洁。需要保持直流电缆回路的清洁干燥,防止电缆中有过多积灰,并对运行年限较长的设备进行定时维护,防止绝缘老化,对于需要更换的线路进行合理更换,对室外容易发生直流接地的相关装置,需要进一步进行防范措施,以避免潮湿。另外，蓄电池的运行与维护。铅酸蓄电池自检时,需检查清洁度、电池端柱是否弯曲或损坏以及是否有过热痕迹。浮充运行的蓄电池组,除厂家有特殊的规定外,应采用恒电压的方式进行浮充。浮充时,严格监控单体电池的浮充电压,防止蓄电池因为充电电压不稳而造成损坏。
结语
综上所述，变电站直流系统所处的环境复杂多样,在一定程度上增加了直流系统接地故障点的查找难度。为降低这种故障问题的影响，做好直流系统接地故障查找与处理至关重要，在日后工作中还需要采取正确的方法做好接地故障查找与隐患排查。
参考文献
[1]王龙,杨凯,秦川,等.变电站直流系统接地故障新型查找方法[J].宁夏电力,2020(1):44-46+51.
[2]王欣,李聪,李超.直流系统接地故障处理方法探讨[J].中国设备工程,2019(22):222-223.
[3]穆国东.浅析变电站直流系统接地故障的分析与处理方法[J].民营科技,2016(12):6.