智春香 王智垚

摘 要：高压开关柜是变电所的主要供电设备，而直流电源柜输出直流电，给高压开关柜的操作系统提供電源。本文介绍了直流电源柜接地的分类和原因，阐述了查找直流电源柜接地故障点的常用方法和技巧，并结合实例，分析如何快速做好接地故障处理，确保直流电源柜设备良好运行。

关键词：直流电源柜;接地故障点;检测方法

Abstract： The high-voltage switchgear is the main power supply equipment of the substation， and the DC power cabinet outputs DC power to provide power to the operating system of the high-voltage switchgear. This paper introduced the classification and causes of the DC power cabinet grounding， explained the common methods and techniques for finding the ground fault point of the DC power cabinet， and combined with examples to analyze how to deal with the ground fault quickly to ensure the good operation of DC power cabinet equipment.

Keywords： DC power supply cabinet;ground fault point;detection method

变电所直流电源柜由蓄电池组、充电设备及微机显示装置组成，输出直流电，通过敷设控制电缆至变电所内每个高压开关柜的二次系统，给变电所主要供电设备高压开关柜的操作系统提供电源[1]。高压开关柜的操作系统包含二次控制、保护、信号系统和自动综合保护装置等。在变电所供电系统停电的情况下，它可以保证高压开关柜的控制回路、信号回路、保护装置正常工作，正确显示设备故障发生时产生的现象，便于快速进行事故处理。因此，直流电源柜的安全稳定运行对保证变电所供电系统安全有着非常重要的作用。

1 直流电源柜接地的分类及原因

1.1 直流系统电源柜接地的类型

直流电源柜的输出为直流电源，分为正极和负极，作为带极性的电源设备，其接地故障按电源的极性可分为正极接地和负极接地;按接地的种类，可分为直接接地和间接接地;按接地的接触情况，可分为单点接地、多点接地和绝缘接地[2]。

1.2 直流电源柜接地的原因

1.2.1 设计原因。受专业知识储备的局限，人们可能对设备性能了解不深，对控制和保护装置内部原理理解不透彻，电气设计与相关专业的协调不够细致，会造成交、直流回路的接线混乱。直流电源柜上电过程中出现交、直流回路引发的直流系统接地故障，使直流电源柜发出警告信号，不能正常运行。

1.2.2 设备本体原因。在设备制造过程中，部分设备厂家作业流程不严，材料选型不合格，设计存在缺陷，制作质量欠缺，诸多原因造成设备本体绝缘性能较低，设备带电部分直接与外壳相接或相碰，上电调试过程中发生直流系统绝缘低或接地现象。

1.2.3 设备安装原因。电气作业人员的专业技术水平不同，在设备安装过程中，受施工空间环境的限制和其他外部因素的影响，直流系统容易出现接地故障，引发直流电源柜接地报警信号。主要设备安装故障如下。

在电缆敷设、接线及电缆头制作过程中，受制作工艺及安装水平影响，电缆线容易出现挤压，绝缘外皮易发生损坏，造成绝缘不良;技术人员工作失误或施工接线人员粗心大意会造成接线错误，导致电缆线与其他回路或外壳粘连，在直流小母线压接过程中，绝缘端子损坏并与外壳接触;直流电源柜内的母线连接过程中，因绝缘板绝缘质量不合格，直流电源柜系统对地绝缘太低;两个直流系统连接错误;开关柜内事故照明回路中，照明灯灯座因安装问题与地接触;由于工期或设计原因，直流系统控制电缆一段施工完毕，而另一段未施工，长时间搁置造成电缆芯线接地，或环境潮湿造成绝缘能力降低;直流电柜内信号光字牌接线柱与底座设计安装到位，线柱与金属外壳相碰;交流回路和直流回路合用同一根电缆。

1.2.4 运行和检修维护原因。部分运维人员专业知识储备不扎实，受专业技术水平限制，运行检修维护不到位。在回路检查和消除故障的过程中，一些运维人员错误地将直流系统接地。在检修、测量和检查过程中，误操作造成直流系统接地故障，使电源柜故障报警。

2 查找直流电源柜接地故障点的常用方法

当直流电源柜监测回路发出报警信号，显示直流系统有接地故障时，保护断路器可能已经发生误跳或拒跳，对整个变电所供电系统的安全稳定运行构成威胁。人们必须及时消除直流电源柜监测回路发出的报警信号，排除直流系统接地故障，主要是要找到直流系统接地的准确位置，接地的情况可能是一个点，也有可能是多个点，或者是一个区间，变电所直流电源柜配出回路多，线路长，接线点多，因环境空气潮湿、污物粘贴、电缆破损、设备绝缘部分性能降低和其他不明因素影响，多数接地故障不稳定，会随着环境变化而变化。因此，现场查找直流接地是一个技术性强、处理较为复杂的过程。在接地故障发生时，要在最短的时间内进行处理，才能真正保证供电主设备安全可靠运行。

2.1 回路拉回查找法

回路拉回查找法是排除电力系统接地故障的一种常用方法，适用于查找直流电源柜接地故障，方法简单，可操作强。需要注意的是，它配出控制的二次系统比较复杂，信号回路与控制回路、保护回路的区分不明显，其中还有一些非正常的闭环回路，增加了回路拉回查找接地故障的难度，在拉开每条直流回路后，应在3 s内迅速恢复送电。

当直流电源柜系统出现故障报警信号时，一般需要依次检查信号回路、照明回路、操作回路和保护回路等。按照先一般负荷后重要负荷的原则，依次切断直流电源柜内配出的各个控制开关，在切断每一回路的过程中，工作人员要根据仪表和信号装置的指示，判断是否接地。若切断时接地信号消失，恢复送电后接地信号又出现，可做出判断接地发生在该回路，及时在该回路上查找出接地点，直至故障消除。

需要注意的是，采用回路拉回查找法查找故障点，虽然操作简单，但只能确定故障点发生在哪条回路上。由于回路上的二次设备多，地点较分散，在中控室外查找接地点时，人们需要用通信设备联系中控室人员，实时了解接地故障信号变化情况，大大延长了故障处理时间。若接地故障发生在直流屏内部或蓄电池组，该方法很难检测到接地故障。

2.2 直流接地选线装置监测法

这种装置能够在线监测，实时报告直流电源柜柜内元器件及配出线路产生的接地故障，同时屏幕上会显示接地回路编号，可详细到接地回路或支路。但是，受监测点数量的限制，该方法无法定位具体的接地点，较难将接地故障缩小到一个小的范围，特别是抗分布电容干扰差，经常会出现误报问题。

2.3 便携式直流接地故障定位装置故障定位法

这种装置不用断开直流电源柜内控制回路开关，可以带电查找直流接地故障，完全避免再用“拉回路”的方法，大大地提高了查找直流接地故障的安全性。该装置能够定位到接地故障的具体点，便于操作。目前，产品技术不够成熟，同样存在分布电容干扰的影响，出现误报问题。

2.4 万用表电压测量法

万用表电压测量法就是使用万用表的直流电压挡测量直流电压值。当直流电源的一个极出现接地时，另一个极对地的电压为全电压。在切除一部分直流负荷和回路时，配合其他接地故障查找仪器及方法，观察万用表所测极的对地电压值变化情况来判断接地点所在区域，从而准确确定接地故障点并加以解决。

虽然万用表电压测量法能准确地找出接地故障点，但是电气作业人员必须具有很高的专业技术水平。一是要熟悉变电所的开关柜直流线路接线端子位置和线号，并熟练掌握万用表使用要点;二是在高压设备上作业查找直流系统故障时，按电力系统相关规程要求，必须有两人方可进行作业;三是要确定故障点的位置，需要逐个排除、排查，时间长会影响系统的安全运行。

3 查找直流电源柜接地故障的技巧

3.1 及时查找接地故障

直流电源柜接地故障会随环境、空气湿度的变化而变化，最终会出现“软”接地故障，对查找工作形成干擾，因此如果出现接地故障，要及时查找。

3.2 定期检查设备和线路的直流绝缘

借助精度高的先进仪器对设备本体及各个直流回路定期进行绝缘检查，记下绝缘较低的直流回路或接线，等环境温度潮湿时，开展重点监测，不要等故障出现时再去查找排除，要按照直流电源柜运行管理规定，做好维护工作。

3.3 按顺序查找

先查找信号回路、事故照明回路，再查找操作回路、控制回路和保护回路。先重点检测绝缘情况较差的回路。

4 直流电源柜接地故障查找实例

4.1 变电所直流电源柜现状

三区变电所是石化社区集35 kV、6 kV两级高压设备于一体的供配电中心。本所设备有：35/6 kV-25 000 kVA主变两台，35 kV开关柜8面，6 kV开关柜29面，主供石化社区四个小区8 000余户居民生活及配套设施用电，它的直流系统电源柜是给本所35 kV及6 kV开关柜的控制回路、信号回路、微机监控和综合保护提供可靠的电源。直流柜安装在三楼控制室，从柜内引出两条控制电源回路，分别是合闸母线和控制母线。其中，合闸母线带有6 kV开关柜柜内照明，带有6 kV系统I、II段控制、合闸和中央信号电源。控制母线带35 kV开关柜内照明、35 kV控制电源及35 kV储能回路电源。这些电源分别有相应的二次电缆引至二楼35 kV变电室柜顶小母线、一楼的6 kV变电室柜顶小母线。柜顶小母线由控制电源、保护回路电源、信号回路、电压回路、照明回路、储能回路组成，分别用KM、XM、HM、YBM、SYM、Y等表示。这些小母线分别进各个配电柜，配合转换开关完成断路器的跳合闸操作，配出回路多，系统分布广。

4.2 直流电源柜故障现象及处理

2015年8月，三区变电所原有开关柜上的小电流接地系统报警不准确，安排把每个开关柜的接地信号改接到综保上来检测。因6 kV系统配出回路均为生产负荷，项目改造期间，需要在设备不停电的情况下对变电所6 kV系统29面开关柜内线路进行改动。由于改接接头多，技术含量较高，施工难度大，改造过程中出现直流电源柜报警现象，光子牌显示直流回路接地，查看表记指示，正极对地电压为0 V，负极对地电压为220 V。初步判断为正极金属性接地，但一时不能确定接地点具体位置。

经过讨论，决定采用常规易操作的查找方法来查寻故障，按照回路拉回查找法的要求：先查找信号回路、照明回路，再查找操作回路、保护回路等。按照先一般负荷后重要负荷的原则，依次切断直流负荷屏上各负荷控制开关。

首先在中控室内对直流电源柜输出部分进行查找，然后断开控制母线回路空气开关，主要是断开开关柜的信号回路，即照明回路的电源，接地点未消失;接着断开合闸母线回路的空气开关，即开关柜的操作回路（保护回路电源），这次接地点消失。由此判断，接地点位于合闸母线回路。但合闸回路分为35 kV及6 kV两个系统回路，在断开6 kV控制回路时，接地点消失。由此判断，信号改接施工中某一点存在接地现象，但要确定接地故障点，需要进一步对6 kV开关柜改接过的每一个可疑回路进行查找，采取取掉保险、拆除端子的方法，但查找故障的现场与中控室不在一层，有距离限制，处理结果与现象有时不能及时沟通反馈，部分电气专业人员就用万用表来进行判断，用万用表直流电压挡测定直流电压值，经过4个多小时的努力，终于查到了接地点。主要原因是在改接过程中，19号开关柜合闸控制回路的一条出线与接地端子粘连。

5 结语

造成变电站直流电源柜供电系统接地的因素较多，为了有效地解决问题，电气运维人员要加强专业知识的学习，不断提高专业技术水平，做好设备的日常运行维护工作，减少接地故障的发生。在查找和处理接地故障时，要严格遵守《河南省工矿企业电气规程》相关要求，特别是对重要负荷回路接地故障的查找，可提前转移负荷，再结合现场实际情况进行处理，确保设备安全平稳运行。

参考文献：

[1]王宇，王志惠，张蓉.工厂供配电技术[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2]国家能源局.电力用直流和交流一体化不间断电源设备：DL/T 1074—2019[S].北京：中国标准出版社，2019.