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变电站直流系统接地故障分析及处理措施热比古丽•约麦尔

发表时间：2021/5/25 来源：《基层建设》2021年第2期作者：热比古丽•约麦尔牛一一田同茜杨震

[导读] 摘要：我国电力行业有较快发展速度，由此将变电站场普及在神州大地，电力网络分布之中，以变电站作为电力枢纽，对电力能源进行区域调度和电压转换，更好服务所管辖区域的用电用户。

        国网喀什供电公司
        摘要：我国电力行业有较快发展速度，由此将变电站场普及在神州大地，电力网络分布之中，以变电站作为电力枢纽，对电力能源进行区域调度和电压转换，更好服务所管辖区域的用电用户。通常变电站直流系统可为各保护、控制、应急等装置提供直流电源以保持其正常运行，但若发生接地情况后，则可能引起电力线路短路危害，不利于电力系统运行。本文对变电站中出现的直流系统接地隐患进行原因分析，并结合实际接地影响案例，做出危害讨论，最终得出妥善处理措施。
        关键词：变电站；一点接地；电源断路器
        引言
        变电站内电源系统分为直流系统和交流系统，正常运行时交直流系统相互独立、互不连通。站内直流电源系统是为站内继电保护装置、自动化装置、不间断电源、断路器分合闸操作及事故照明等提供直流电源的设备。变电站直流电源的可靠性是电网安全稳定运行的基础，当站内直流系统发生故障时，极有可能导致继电保护和安全自动装置的误动或拒动，严重威胁电网设备安全。交流电源串入直流系统是一类常见的直流系统故障。
        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。（1）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。（2）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。（3）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故障成因
        变电站直流系统具有供电负荷较大、电缆构成复杂、分布广泛等特点，且易受到自然环境、人为等外部因素的影响。另外，在二次回路中，可能存在环网供电和寄生回路。这些因素均可导致直流接地故障的发生，具体由以下几类构成。（1）天气因素。例如，阴雨、潮湿等气候，均可加快设备老化程度，降低直流系统对地绝缘性能，或发生电缆沟、二次接线盒受潮或进水情况，大大增加接地故障概率。（2）设备因素。变电站在二次回路及设备中所使用的电缆并不符合相关规程规定，在绝缘性能上存在缺陷。（3）施工因素。在变电站施工时，出现电缆破损或未对散落的金属零部件进行清理等情况。（4）动物因素。小动物误入带电回路或对电缆进行抓咬等。
        2变电站直流系统接地故障的查找原则
        在变电站直流系统接地故障查找时，除了要对变电站内的设备运行状况、天气情况等进行综合分析，还应严格按照信号回路→照明回路→操作回路→控制回路→保护回路的顺序进行故障点的查找，能够及时有效地查找出接地故障点，在查找时还应遵循以下3个原则。1）根据站内设备运行状况和环境，结合故障发生的概率由大到小对故障进行查找，例如先室外再室内、先对信号和照明部分再对操作部分进行查找、先检修设备后运行设备等原则。同时要对绝缘情况较差的回路进行重点查找。2）在查找接地故障时，要先查找用电负荷再查找电源。3）如果各专用直流回路上的设备都处在运行状态中，不能暂时停电，就应将直流系统解列后再进行接地故障点的查找。

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        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使用“在线检测法”查找故障点
        “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接地漏电流检测法
        接地漏电流检测法主要是针对直流系统中的漏电流进行检测。检测设备与直流系统保持相互对立，且检测仪输出的直流电压与被测电流的数值、极性相一致。接地漏电流检测法的工作原理是：利用直流传感器对直流支路的电流和进行检测，若直流互感器中合成的电流磁场产生的感应电流之和为零，则表明该支路绝缘性能良好；若感应电流之和不为零，且出现直流电压数值不为零，则说明故障点可能在此支路中。在实际应用中，一旦直流电压数值大于程序设定值，即可判定为接地故障。在实际应用中，由于接地漏电流检测法易受变电站电磁干扰和直流电流纹波的影响，而影响检测精度，所以必须采用相应的抗干扰措施。另外，由于技术条件限制，检测仪无法对故障点进行精确定位，易造成偏差，产生误告警。此外，制作工艺的差异，使得传感器的参数性能不尽相同，在使用前必须进行逐一检测，将每个传感器的参数都记录在控制程序中。若更换传感器或传感器的性能参数发生变化，均需要在控制程序中进行修改，这大大增加了工作的复杂性。
        结语
        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。为了尽快准确地找到直流系统接地故障点，运行人员应对直流系统接地故障的原因进行综合分析，结合接地故障处理原则，并合理运用接地故障点查找方法查找故障点，确定接地故障点后，及时采取各种有效措施消除和预防接地故障隐患，确保直流系统的稳定运行。变电站作为电力系统的枢纽，其稳定运行具有重要意义。变电站直流系统向站内的各种继电保护及自动化装置提供直流电源，其可靠性关乎电力系统的稳定性。本文对直流系统接地类型及原因进行了分析，论述了直流接地的影响，对故障查找方法及其优缺点进行了阐述，并结合现场实际情况提出了相关的防范措施，供同行参考。
        参考文献：
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        ［2］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．
        ［3］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．
        ［4］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．