变电站直流系统接地故障的分析与处理

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。

直流系统接地故障及其处理

摘要：变电站的直流系统很容易受到各方面的影响发生直流接地故障。一般情况下，直流系统发生一点接地时，不会引起任何危害，但必须及时消除，否则可能演变成两点接地，造成信号、保护和控制回路发生误动或拒动，熔断器熔断，直流系统短路等严重后果。因此，发生直流系统接地故障时，怎样快速、准确的找到接地位置，及时消除，使直流系统恢复正常运行，是我们技术人员需要分析和掌握的问题。

关键词：直流系统；接地故障；查找方法；防范措施

1 变电站直流系统接地故障的概念

众所周知，随和时代的发展，人类在通过认识自然、改造自然，不断的使得人类社会的发展更为繁荣，其中电力使用就是其中之一。而电力的使用需要大量的能源消耗，还会在一定程度上造成电力分布不均的问题，进而影响社会的发展。变电站的出现就是通过线圈等继电器功能使得低电压变为高电压、高电压变为低电压，在这种升压以及降压的转变中，使得电力的分配更为合理、科学，从而满足社会对电力的需求。通过了解变电站的概念可知，变电站在工作过程中极易出现高压以及低压危险，进而影响变电站的使用，所以为了保证变电站能安全、稳定、持续的工作，提高其使用寿命，就必须采取有效的措施降低变电站的危险，其中直流系统就是为了供给继电器保护、控制等多功能集一身的一种维持变电站日常工作功能的保护系统。所谓的变电站直流系统主要是有直流屏、包含合闸电池以及控制电池等的电池组、合闸直流系统、控制直流系统、保护直流系统、信号直流系统以及直流接地监视系统组成的，虽然不同的地区的直流系统的保护措施不同，但是基本上所有的变电站中的直流系统都必须采取接地的方式来保证变电站直流系统的安全以及变电站内的正常工作，而直流系统极易出现接地故障，所以必须对变电站直流系统的接地故障有一定的了解。直流电源具有正负之分，因此直流系统的电源也具有正负之分，而直流系统需要接地处理以保证直流系统在变电站所发挥的作用，但在直流接地故障中同样具有正负之分，这是由于直流系统的电源正极以及负极对地绝缘阻抗数值较低，下降到了标准数值以下所造成的，同时由于直流系统的线路错综复杂，并且所担负的功能极多，这使得直流系统的负荷过重，进而导致绝缘度下降，从而引发了直流系统的接地故障，进而影响了变电站的使用。

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。