齐益禄
内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010020
摘要：电力系统变电站二次系统一般采用直流供电。随着一大批智能变电站的投入运行，直流系统是非常重要的电力负荷,提供继电保护装置、自动装置、控制、信号、计算机监控系统、网络通信系统、事故照明、交流不间断电源,等等,直流供电系统的要求更加严格,和电力供应的可靠性是非常高的。直流系统的可靠性是保证变电站安全运行的决定性条件之一。
关键词：直流系统；接地；机理；防范；
在整个电力系统中，直流系统发挥着非常重要的作用，其不仅分布范围较广，而且还是整个电网得以安全、持续运行的重要保障。一旦变电站直流系统发生接地故障，收会对变电站安全运行带来较大的影响。因此需要掌握变电站直流系统接地故障及故障主要形式，并进一步对变压电直流系统接地故障的查找方法进行了具体的阐述。
一、变电站直流系统接地故障及主要形式
由于直流系统电源有正极和负极之分，因此变电站各项电力设备都要进行接地处理，并对阻抗数值进行控制，以此来保证变电站直流系统的运行安全。变电站直流系统接地故障发生时，电源正极和负极对地绝缘阻抗数值会下降至标准数值以下。在实际变电站运行过程中，直流系统分布较广，而且线路设置也十分复杂，对应的负荷涉及的范围较广，四周复杂的自然社会环境条件会对直流线路和电气设备带来不利的影响，致使线路绝缘受损和端品破裂等问题发生，从而对设备的绝缘度造成影响，引发接地故障发生。
二、直流接地的因素
变电站直流系统地下电缆分布范围广、总长度长、大多外露于空气中，直流系统中绝缘比较薄弱的元件较容易因为自然因素、人为因素、和环境因素等影响，使绝缘下降，造成直流系统接地。具体原因主要有以下几种：（1）二次设备绝缘性能差，或绝缘性能降低，维修不到位，或存在各种原因的磨伤或发热引起的烧伤等损伤缺陷。（2）变电站在雾霾、盐密污秽严重的运行环境下，当雨季连续阴雨、潮湿，使户外的断路器机构箱、刀闸机构、密度继电器、变压器温度计、端子箱等二次设备对地绝缘严重下降，很容易引起直流接地。雨水渗入户外二次接线盒，使接线桩头和外壳导通，引起接地。（3）因异物掉入造成直流接地情况。金属零件掉落在元件上，小动物爬上带电部位或啃咬电缆，造成电缆接地；检修人员在二次回路工作过程中，不慎将金属零部件掉落在直流回路带电部位上，或者接线头碰到金属屏柜，造成直流回路与金属屏柜发生短接而接地。（4）因设计、安装、维护及运行不当，产生电气设备和二次回路接地故障隐患。比如，在设计时，直流带电设备与接地设备或交、直流带电设备之间绝缘距离不足，当回路出现过电压时，可能击穿间隙，形成直流接地。因施工工艺不规范，二次回路的金属带电端有断线或摇晃不牢，或电缆芯破损裸露接触柜体，造成直流接地的情况。
三、直流系统接地故障的危害
1.直流正极接地，有使保护及自动装置误动的可能。因为一般跳合闸线圈、继电器线圈正常与负极电源接通，若这些回路再发生一点直接地，就可能引起误动作。同理，两点接地还可能造成误合闸，误报信号。
2.直流负极接地，有使保护自动装置拒绝动作的可能。因为，跳、合闸线圈、保护继电器会在这些回路再有一点接地时，线圈被接地点短接而不能动作。同时，直流回路短路电流会使电源保险熔断，并且可能烧坏继电器接点，保险熔断会失去保护及操作电源。同理，两点接地开关也可能合不上。直流系统接地故障，不仅对设备不利，而且对整个电力系统的安全构成威胁。因此，规程上规定直流接地达到下述情况时，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。（1）直流电源为220V者，接地在50V以上。（2）直流电源为24V者，接地在6V以上。
四、直流系统接地查找方法
1.利用绝缘监测装置判断。在安装设备时通常会直接将绝缘监测装置安装在直流母线上。
当其处于正常运行状态下时，绝缘监测装置会以数字的形式显示出母线电压，并对直流系统正极和负极母线绝缘情况、母线的运行情况实时监测，并对接地故障进行报告。当前微机选线型直流绝缘监测装置在变电站中应用较为广泛，其不仅能够实时监测直流系统，而且能够对直流系统正负极和支路的对地绝缘状况等信息进行直接测量。应用绝缘监测装置时，在不切断直流回路负荷的情况下即能够寻找故障点。但当平衡桥电阻和切换电阻参数等设计中存在不合理情况时，直流系统正负极对地电压波动会较大，部分时候一点接地还会有误动作发生。
2.利用万用表测母线电压变化判断。直流系统接地故障发生时，需要将直流网络内的所有工作切断，并对接地点进行查找，避免引起两点接地的可能。这主要是因为直流系统发生单相接地时该项电压会降低，没有接地故障端会升高，因此当发生接地故障时，可以利用万用表来对母线电压进行测量，以此来对接地点进行判断。
3．瞬时拉路法判断。在变电站直流接地故障查找时经常会利用到瞬时拉路法。这种方法是通过断开该回路的直流电源，停电时间通常不会超过三秒。针对负荷的重要程度，依法对直流屏所供应各回路直流负荷拉开。当切除其中某一回路时故障消失，则表明故障就位于该回路内。再利用拉路法来进一步对故障位于哪一支路进行判断。在运用瞬时拉路法来对故障进行判断时，由于需要断开各条支路，这必然会导致直流供电可靠性降低。一旦有重要负荷无法停电时，则需要考虑备用临时直流电源作为备用电源。当前二次系统十分复杂，而且变电站在施工或是扩建过程中还存在一些遗留问题，信号控制和保护回路区分不严格，甚至形成一些非正常闭环回路、寄生回路、同极二点接地及绝缘不良等情况，这就导致瞬时拉路法在对接地故障查找时难度增加。
4.便携式直流接地故障定位装置定位法。便携式直流接地故障定位装置可带电查找直流接地故障，可以定位到具体的位置，提高了查找的工作效率，而且查找时安全性也有所保障。但在具体检测过程中这种方法存在检测精度不高的问题，也会有误报情况发生。
5.根据运行方式、操作情况、气候影响等现场情况来判断。在实际变电运行过程中，当发生直流接地时，需要断开具体的电源，并对故障信号是否消除进行检查，重点针对容易发生接地故障部位及绝缘较差的位置进行查找，在实际故障查找过程中，需要有效的结合接路法和分路法，在对全部直流负荷全面检查完成后还没有查找具体故障点时，则要具体检查蓄电池、浮充装置、电压绝缘综合监测装置、直流母线等，通过瞬时拉开刀闸、邓下直流保险、断开直流总空开关等，这些操作完成后故障仍然存在时，即表明直流母线自身存在接地情况，立即对故障母线进行停电处理。
五、防范变电站直流系统接地的措施
1.运维人员应定期检查相关设备的防潮绝缘情况。当出现连续阴雨潮湿天气时，应缩短巡视周期，大雨后组织特巡，重点检查易发生接地的部位。要严格手车等机械传动设备的规范操作，防止因操作不当造成接地故障。
2.施工单位在组织施工时，要严把质量和工艺关，并对直流回路进行检查和绝缘试验，保证电缆无破损。
3.加强绝缘监测专业管理工作，定期巡查直流系统的对地绝缘。对运行年限较长、老化严重的设备应及时更换。
4.蓄电池运行情况应按周期进行检测，并保证蓄电池室通风良好，落实有效的防潮、防曝等措施。
5.在设备选型、验收中要严格把关，杜绝劣质设备入网。
总之，变电站直流系统在电力系统中发挥着至关重要的作用，直流系统接地严重影响电网的安全稳定运行，因此变电站运维检修人员在平时必须熟练掌握故障的查找和消除方法，落实有效的预防措施。发生故障时，采取科学的方法，迅速准确排除故障，保证设备和电网安全稳定运行。
参考文献：
[1]李庆怡.浅谈变电站直流接地故障点的查找.2018.
[2]张小辉.浅谈变电站直流系统接地故障分析与处理方法.2019.