卢 经

（国网新源水电有限公司新安江水力发电厂，浙江 杭州 311608）

1 变电所直流系统概述

直流系统并非是变电站主体系统的构成部分，而是独立设置存在的，其主要作用是向变电站内有关的电力传输操作系统、系统保护设备以及自动化系统输送电力。当变电站内用电系统发生突发事故时，直流系统能够保障变电站内的紧急安全用电，确保供电可持续到用电系统能正常运作。不过，直流系统在继电回路方面的保护能力不高，因此在运行时存在诸多无法控制的潜在风险。直流系统主要构成包括直流回路、蓄电池、直流负荷以及充电设备等，安全电压大多为110 V 和22 0V。其中，直流回路包括断路器、绝缘检测设备以及熔断器；蓄电池类型通常选用阀门控制型铅酸电池或防爆防酸型电池；直流负荷的主要功能是为电力系统二次回路提供保护以及操控元器件；充电设备大多采取硅整流的形式实现。

2 直流系统接地故障的成因分析

2.1 系统性因素引发直流系统接地故障

在直流回路运作期间容易受到诸多难以控制的因素干扰，从而发生接地故障。例如，选用的绝缘材料不符合相关标准；具有一定使用年限的绝缘材料部分已经老化，出现绝缘性降低的情况；在使用期间，绝缘材料在外力作用下发生磨损等。这些情况都可能会导致绝缘材料的性能不过关[1]。

2.2 人员因素引发直流系统接地故障

变电站的工作人员在实际操作中，可能会由于个人疏漏导致直流系统接地。例如，对于二次回路带电作业，工作人员若是错把直流电源同设备外壳连接在一起，便会导致发生短时间的接地情况；对于设备清理工作，若是工作人员不小心把液体落在直流回路上，或是把具有线头、线圈的元器件散落在直流回路上，都有可能引发直流系统接地。

2.3 外部环境引发直流系统接地故障

大部分情形下，若是设备所处环境较为恶劣，那么也将使其运转受到一定干扰。恶劣环境通常包括两类，（1）杂物混入原材料中或是侵入设备内部，从而导致设备及其相关配件的运行环境出现变化，最终引发直流系统接地问题或是直流回路的绝缘性能降低；（2）设备的外部环境较为潮湿，也容易出现直流接地问题。实际上，设备处于不良环境会对直流系统的运作带来负面影响目前已经获得了一定的理论支持和实验论证。

3 直流接地故障的危害

在各种直流接地故障中，两点接地的危害最大，若是处理不当可能会导致严重的事故。一点接地则可能会引发保护设备和自动设备拒动或误动；两点接地除了会引发继电保护设备、信号收发设备及自动设备无法正常运行以外，还可能使得直流保险烧断，导致保护设备、自动设备以及控制回路电源短路。若是两点接地在构成较为复杂的保护回路中出现，那么有可能会导致部分继电器短接，从而无法动作跳闸，出现越级跳闸现象，最终使得事故影响范围扩大[2]。

（1）若是直流系统的正极接地，则会导致保护设备与自动装置出现误动或拒动情况。这是由于通常断路器的跳闸与合闸线圈、继电器线圈都是和负极电源连接在一起的，若是在这部分回路上再存在另一处直流接地，便可能导致电闸误动。

（2）若是直流系统的负极接地，则会导致保护设备与自动装置出现误动或拒动情况。这是由于通常断路器的跳闸与合闸线圈、继电器线圈会在这部分回路中再存在另一处接地，线圈的被接地点便会出现短接而无法动作。当直流回路存在短路电流时也会引起电源保险被烧融，甚至会损坏继电器接点，而一旦电源保险断开就会失去电源与保护[3]。

（3）当直流系统一点接地时，如果没有出现短路电流，便能够继续运作，但是必须立即找出接地位置，并予以解除；否则，若出现另一处接地，便会存在引发继电保护设备、信号收发设备及继电器无法正常运行等风险，也可能出现短路电流，使得空气断路器断开或直流电源断开，导致设备无法与电源保持连接。

4 变电站直流系统接地的处理方法

4.1 处理流程简述

因为直流系统内有安装监察设备，若是期间某一部位发生问题便会立即发送警报提示，在接地故障方面也会发出警报。变电站管理中心收到警报消息后，首先应当准确分析接地的具体状况，需要确定此接地故障是出现在负极、正极亦或是两极。如果仅仅只是因为绝缘能力降低而引发接地故障，那么在了解其中的实际状况以后再根据与其有所关联的所有系统的运行方式、附近环境等采取科学合理的检修措施实行检查，准确判断出接地事故的具体位置。在此环节中，需要按照规定流程进行，通常主要检查顺序是母线、段线及回路，然后按照相关规范进行检查，以确保检查工作的全面性，最终获得故障的定位。具体接地故障处理方案如下。

（1）暂时停止系统运作。若是变电站内突然发生接地故障，则需要立刻停止站内全部工作，将所有人力集中于接地事故成因的排查工作上。首先，把变电站内施工作业作为检查核心，研究施工工作是否存在问题。例如，在扩建或是改建电力工程期间，施工接线是否存在异常，是否存在二次接线失误或是新安装的设备绝缘性是否过关等。必须要注意，部分变电站因为在施工方面的管理工作处理不到位，可能存在电缆随意丢放的情况。例如，只把电缆的一侧剪开接线，而另一侧却不进行管理随意放置，而被乱放的电缆若是受自然因素腐蚀（如雨水、风力作用等），便会引发接地问题。接地事故成因排查需要按照先室外后室内的原则，因为接地事故多发生在室外，且大多是直流电力设备电源出现问题。例如，检查机构箱内是否存在进水或受潮问题；是否存在绝缘性降低、元器件漏电等情况。当对室外实行全面检查后依然未查出问题时，再检查室内，将室内作为重点检查对象予以研究[4]。

（2）在检查完室内所有施工接线后，若是未发现问题，便将排查重点转移至室内元器件。对于元器件的检查，主要检查内容为：核查其是否因为进水或是安装位置不合理而发生潮湿、绝缘性不足等情况。

（3）若经过这两项检查流程后依然未能准确判断接地故障成因，便可采取接线或者拉线法来检查、核验回路。例如，部分变电站时常会发生直流绝缘下降的问题，而直流系统却未出现接地状况。对于此种情况便可采取接线或者拉线法来检测回路。首先，需从信号回路开始实行检测，分析其是否发生接地问题；其次，再对计量回路实行检测，查验事故状态；最后，对保护回路实行检测。

4.2 变电所直流接地事故处理注意事项

在排查变电站的直流接地故障时，必须要注意相关处理事项，以免出现意外。第一，需要分析判断接地故障类型。通常，直流接地事故可分为3 种类型。在实行事故排查工作前，必须要准确判断其属于哪种类型的接地故障，然后再按照不同类型采取相应排查措施。第二，在进行问题排查工作时，应当依照一定顺序来依次进行排查。直流接地故障排查是处理接地问题的重要步骤，必须要按照规定的顺序逐步展开。在排查过程中，需要将直流系统的母线断开，把直流系统合理划分为多个小块，再一一实行排查。此外，也可以按照接地故障的实际状况，有针对性的分析故障可能发生的位置，缩小排查区域。第三，按照直流负荷值的高低来实施合理方案。按照直流负荷的具体情况，采取针对性措施，从而有效提升接地故障的处理效率[5]。

4.3 变电所直流系统接地的改进和预防措施

在解决变电站直流接地故障时，部分措施仍需进一步完善。具体在实行接地事故排查期间，参与排查工作的相关人员必须要严格按照安全规范，同安全人员一起开展事故排查，尽可能地避免在排查时使得单级接地发展成两极接地的状况，导致接地故障变得更加严重。除了这一方面需要改进外，还要增加一定的预防措施，从而有力防范直流接地故障的出现。（1）应定期检查系统内设备线路的使用情况，并做好保养工作，若是线路出现老化或绝缘性下降等问题，应及时更换；（2）加大对周边环境的控制力度，防止外界自然环境对线路造成损坏，从而引发接地事故，如杀虫灭鼠、防雨防雷等；（3）需要及时检查更新设备，全面监察直流系统的绝缘性以及其他性能[6]。

5 结 论

变电站直流系统是电力系统安全运行的重要保障，做好变电站日常的维护和故障处理工作能够有效地避免安全事故的发生。这就要求工作人员对接地故障的成因、查找方法以及解决措施熟练掌握，并在排查故障的过程中要做好工作记录，以积累丰富的工 作经验。