变电站直流系统接地故障分析与处理

三起典型直流系统接地故障的处理及分析 王成庆

摘要：本文先简要介绍了直流系统接地故障带来的危害和直流检测装置的原理，接着讲述了近年来变电站发生的3起典型直流系统接地故障的处理过程，并分析了故障产生的不同原因，最后总结了处理直流接地故障需要注意的一些问题。

关键词：直流失地 接地故障 绝缘

直流系统是变电站的重要系统。断路器的控制回路、变电站内的的信号回路、继电保护装置、自动化及远动装置均采用直流电源供电。即使在外部交流电源中断的情况下无法逆变出直流电源时仍要求蓄电池组持续提供可靠的直流电源，保证站内二次设备的正常运行。一旦直流系统发生故障，将会给电力系统带来极大的安全隐患。

1 直流系统接地故障的危害

直流系统最常见的故障就是直流系统接地（也叫直流失地）。由于直流系统涉及的支路众多，且控制回路、信号回路大多在户外，运行条件恶劣。当遇到极端天气或是发生特殊情况时，极易发生直流失地。当直流系统接地时，就有可能造成断路器的误动或拒动。断路器的跳闸简化回路如图1所示。

图1 跳闸简化回路

TJ-保护跳闸继电器接点；ZJ-跳闸中间继电器；SL-开关辅助接点；TQ-断路器跳闸线圈

从图上可以看出，当A、B两点接地或A、D两点接地时，跳闸线圈TQ流过跳闸电流，断路器跳闸；当B、C两点接地或C、D两点接地时，中间继电器或跳闸线圈将被短接，使得保护动作后，断路器不能正确跳闸。

2 三起直流接地故障查找案例

直流绝缘检测装置是根据电桥平衡原理构成的，目前各厂站广泛采用微机绝缘检测装置。其原理是通过在检测装置上安装低频电压信号发生器，当某一馈线支路上发生接地故障时，则该馈线支路上流过低频电流信号，经过计算低频电流值从而判断出发生直流接地的支路以及接地电阻的大小。其原理接线如图2所示。

变电站直流系统接地故障分析与处理

变电站直流系统接地故障是一种比较常见的故障，如果不及时处理会对系统运行造成较大的影响。本文将从故障原因、故障表现和处理措施三个方面对此类故障进行介绍。

一、故障原因

直流系统接地故障的发生原因比较多，主要有以下几个方面：

1.设备本身的缺陷：例如直流电源、直流配电柜等设备出现绝缘击穿或短路等故障，导致电流流经地线。

2.接地线或接地电缆接触不良或腐蚀：由于各种原因，接地线或接地电缆的连接处接触不良或腐蚀，使得地电阻升高，导致电流大量流经地线。

3.大气条件不良：如雷电、地电压浮动等天气因素也会导致接地电阻升高，导致直流系统接地故障的发生。

二、故障表现

1.直流系统输出电压异常：输出电压波动大，甚至为零。

2.直流系统负载电流异常：负载电流波动大、幅值变小或为零。

3.变压器工作异常：可能出现响声、油温升高等现象。

4.直流电源过载保护动作。

5.其他设备异常：如信号设备、监测设备等出现异常现象。

三、处理措施

当发现直流系统接地故障时，应及时采取措施进行处理，以保证系统的安全稳定运行。具体处理措施如下：

1.排查故障点：采用各种检测仪器和手段对直流系统各个环节进行排查，找出接地故障点。

2.清除接地故障点：对于接触不良或者腐蚀的接地线或电缆进行清洗或更换，对于设备本身的故障要进行维修或更换。

3.加强维护：加强直流系统的检修和维护工作，确保接地系统的完好。 4.提高防护等级：可以采用提高接地电阻等级、加装过电压保护器等方式提高直流系统接地安全性。

综上所述，直流系统接地故障的处理要及时、准确，排查故障中要注意细节，尽可能地找出故障点，同时要采取预防措施来避免类似故障的再次发生。

直流系统瞬时接地故障危害和处理

摘要：变电站直流系统是一个不接地的独立系统，它为站内继电保护、自动装置和事故照明等装置能提供电能，是站内非常重要的组成部分。当系统内出现两点及以上的接地故障，有可能导致保护装置误动和拒动，进而引发更严重的电力系统故障和事故。瞬时接地是一种较难监测的一种接地故障，尽管它的发生概率较小，但依旧是不可忽略的一个安全隐患。本文主要介绍瞬时接地带来的安全隐患及处理方法。

关键字：电力安全；直流系统；瞬时接地

1引言

直流系统为站内自动装置、继电保护、事故照明等装置提供稳定电源，是电力系统安全稳定运行的重要保证。直流系统接地是危害电力系统安全的故障之一，当系统存在两点以上接地，就会导致保护误动和拒动，严重影响电力系统安全。

瞬时接地是一种发生概率较小，危害相对较小的直流接地故障，但由于直流系统的重要性，瞬时接地的危害不可忽视。尤其是电力系统的自动化发展，自动装置将越来越复杂，直流屏柜种类也变得更多更繁杂，瞬时接地的发生概率也会随之增长。监测和排除瞬时接地故障的意义重大。

2背景

当前主流绝缘监测装置不满足瞬时接地检查和选线要求。主流的绝缘监测装置监测和计算接地故障响应时间较长。国家电力行业标准DL/T1392-2014中规定，对于直流系统对地绝缘故障报警响应时间应不大于100S，对于规定支路选线响应时间不大于180S。对于持续的时间特别短的瞬时接地，一般为100毫秒至几秒内，绝缘监测不能告警或者有告警记录不能选线。

某核电厂核岛直流系统使用了施耐德品牌Vlgllohm系列XM300C型绝缘检测仪，发生接地电阻高于设定值10s后才出发告警。后由于支路巡检未完成时接地故障归复，未能选出故障支路。此后绝缘监测仪多次告警且未能选线，有没有良好的办法排除故障，严重影响了系统的安全可靠性。

目前市场上缺少能够监测记录瞬时接地的设备和研究。能够查找瞬时接地的手段极少，能够监测记录瞬时接地的设备极其匮乏，相关研究和论文也是少之又少。

直流系统接地故障分析和处理

直流电源是电力系统中非常重要的组成结构，对电力系统的安全运行有着非常重要的作用。在变电站中为继电保护、信号、自动装置、控制以及事故照明等提供了非常可靠的直流电源。直流系统的是否能够可靠的运行，将直接关系着继电保护、信号装置以及断路器、自动装置是否能够正确动作。本文就直流系统故障分析和处理进行了以下的处理，希望能对同行带来一些借鉴。

标签：：直流系统 接地 故障 分析 处理

1.引言

直流系统是全部电力设施中非常重要的电源系统，其是独立存在的，并不受到变电站、系统运行方式的变化的影响，可以持续不间断的为部分比较重要的电力设备提供电源，并且在遇到事故时，能够为维修供给照明服务。直流系统比较核心的安全隐患是接地故障，当直流系统发生一点接地，通常不会发生短路电流，可以维持系统继续运行，但是倘若另一点也产生接地的话，便会导致继电保护、信号装置以及断路器和自动装置的错误动作或拒动，进而导致一连串的事故，造成跳闸、直流电源短路，甚至发生更加严重的电力系统事故，这就给生活和生产带来了严重的损失。

2.案例分析

某地变电站直流系统主要由2套充电柜（整流模块型号：DF0233-220V/30A），并且配有电源监控单元（型号：DF0240D，其由烟台东方电子集团产品2006年5月投运）、2组蓄电池（电池型号：UXL440-2，其由广东汤浅蓄电池有限公司产品2006年5月投运），微机接地巡检仪（WZLD-5A，其由浙江星炬集团产品）、有交流配电单元、蓄电池放电回路；直流馈电柜两套，直流母线电压调压装置、闪光装置、智能蓄电池寻检仪、蓄电池两组等组成。直流系统原理图如图1所示。

烟台东方电子生产的DF0233型装置系统，主要包含电池屏、充馈电屏，对全所直流负荷供电和对电池组展开充电。三相交流电源经低压配电室1号、2号所用屏通过直流充电柜上的空气开关，经交流电源自动切换后各自带部分直流负载。由四块整流模块经过整流、滤波输出至直流合闸母线；合闸母线经调压装置接至控制母线。正常运行时，整流模块与蓄电池在直流母线处并列运行，整流模块除提供变电站正常直流负荷外，还向蓄电池提供浮充电流。两组直流系统一般按分段开环运行，不宜环网并列运行。蓄电池室直流屏及各小室内直流馈线屏上的控制及保护一、二组电源开关均合上，直流屏及室外储能电源一、二开关均合上，但所有联络开关均应断开。当其中一组充电屏停用或者因为另外的原因致使本屏不可以代供直流负载和对本屏蓄电池组进行充电的时候，应当把1、2#直流屏上的联络开关合上（正常情况，如果是Ⅰ段向Ⅱ段供电，应合上Ⅰ段的联络开关；如果是Ⅱ段向Ⅰ段供电，应合上Ⅱ段的联络开关），转由另一充电屏代供。为确保停役的充电装置检修工作的安全，应当分开相应的充馈电屏在所用电屏上