林冬伟

摘要：众所皆知，直流在电力系统中占有重要位置，直接影响电力系统安全稳定运行，随着电力系统的不断发展，对于电力故障以及安全运行管理加大了力度。直流绝缘故障引发误跳闸事故在电力系统中时有发生，如何提高直流系统绝缘水平，防止故障发生，对保证电力系统安全可靠运行具有重要意义。当直流有两点及两点以上接地时，常出现开关误动、拒动、正负极短路等。直流系统的故障易造成大故障扩大，如大面积停电或主机设备损坏等，因此直流系统的可靠性是保障一次设备安全运行的决定条件之一。直流故障多是由直流接地引起。所以直流接地点的查找非常重要，主要可以采取巡检仪和人工查找来排除接地点。

关键词：直流系统接地;绝缘;多点接地;绝缘监测仪

前言：

发电厂、变电站的直流系统一般由蓄电池组与浮充电装置并联供给直流负荷的，主要是为控制回路、信号回路、继电保护自动装置、断路器分合操作等提供可靠稳定的不间断电源。由于分支网络多、联接设备多等因素构成了庞大而复杂的直流电源网络，分为主母线、小母线、层层分布，回路复杂，客观上增加了查找直流接地故障的难度。

1、变电站直流系统告警原理

直流系统绝缘降低或破坏一般由站内直流绝缘监察装置获取信息。直流绝缘监察装置的稳定可靠，是监视站内直流的重要前提。一般直流回路异常时有以下信号：某段母线直流接地故障，直流正、负极母线对地绝缘电阻值下降， 某条支路直流回路异常等。

目前直流绝缘监察装置工作基本原理如图1。在直流电源给二次负载供电的过程中， 正常工作状况流出电流I1 等于流入电流I2，这样在感应器内产生的磁通平衡抵消。在非正常工作状况，如直流二次回路接地故障或二次回路环网、交叉等原因造成流出电流I1 不等于流入电流I2，感应器内产生不平衡磁通，当大于设定的值以后，监察装置报接地故障或告警。

可见直流绝缘异常告警说明了两个问题。一是直流系统发生了真正接地故障; 二是外界二次回路环网或交叉。从这两方面入手能很好的解决直流绝缘问题，防止事故的发生和扩大。

2、变电站直流系统接地故障的原因

对于整个电力系统来说，变电站直流系统是变电站运行系统的核心组成部分。作为一个独立的系统，相对整个电力系统来说，变电站直流系统的正常工作以及有效操作，需要运行继电保护自动装置、断路器跳合闸操作等一系列的操作手续，方能将可靠的直流电源不断地生产出来。

直流系统分布范围广、外露部分多、电缆多、元器件回路多，故造成直流接地的原因可能有很多，下雨天经常会发生直流接地，因为雨水飘入密封不好的戶外二次接线盒，使接线桩头和外壳导通接地;二次线与转动部件（如开关柜门）靠在一起经常受到磨损，造成绝缘损坏也会导致直流接地;另外二次接线松动脱落，抗干扰电容击穿等因素都会导致直流接地。所以很容易受灰尘、潮气的腐蚀，使某些绝缘薄弱元件绝缘降低，断路碰外壳，甚至绝缘破坏造成直流接地。分析直流接地的原因有如下几个方面：第一， 二次回路绝缘材料不合格、绝缘性能低，或年久失修、严重老化。或存在某些损伤缺陷、如磨伤、砸伤、压伤、扭伤或过流引起的烧伤等。第二，二次回路及设备严重污秽和受潮、接地盒进水，使直流对地绝缘下降。第三，小动物爬入或小金属零件掉落在元件上造成直流接地故障，如老鼠、蜈蚣等小动物爬入带电回路;某些元件有线头、未使用的螺丝、垫圈等零件，掉落在带电回路上。

3、变电站直流系统接地故障的危害

一旦发生直流系统接地故障，正极或者负极发生接地的时候，就会出现保护的拒动或者误动。当系统中再出现接地或者某点对地绝缘降低，比如，目前直流系统正极接地运行，当保护出口接点后面的线（一般为33）接地，就会直接把正点位接入跳闸线圈，断路器将误跳闸。正常情况下正负对地均为绝缘的，系统中有一点发生接地时，一般情况下并不影响直流系统运行，但当出现两点及两点以上接地时，就会造成正负极短路，开关误动或拒动。并引起更大故障隐患。因此直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的重要条件之一。

3.1 正极接地的危害

由于断路器跳闸线圈均接负极电源，当发生系统正极接地时，正极经过大地，构成回路。如图所示，当图中的正电源和B点同时接地，操作开关或继电器接点被短接，造成断路器的跳闸。同理，两点接地在合闸回路还可能造成误合闸，误报信号等。

3.2 负极接地的危害

负极接地可能造成断路器的拒绝动作，如图所示，当图中的负电源与B点同时接地，B 点和负电源通过大地构成了回路，即负电源和B 点将中间继电器KM 短接，此时，发生事故保护动作，但由于中间继电器KM被短接，KM不工作，断路器不会动作，产生拒动现象，使事故越级扩大。同理，当图中的负电源和C点同时接地或者图中的负电源和D点同时接地均可能生成断路器拒动现象。同理，两点接地开关也可能合不上。

4 直流系统接地的查找原则及方法

直流系统一般都安装了自动接地巡检仪。其优点是能在线实时监测各分支回路的接地状态，但是直流接地巡检装置（包括便携式） 都有测量精度不高、误报率高、抗干扰能力差等缺点。所以，仅靠直流接地巡检仪来查找准确的接地点是不大容易的。因此，我们有时还需要人工查找、排除直流接地故障点。

首先进行故障的查找，分析极地极性。直流系统在故障发生的时候，对接剂的极性要进行判断，在几种接地原因之中进行分析，判断是否是由于人工原因或者是环境因素导致的故障。如果是线路问题，则要根据几种方法，例如断路法，将线路进行分段，然后仔细观察接地的信号是否消失。在进行断路的时间判断的时候，一般是1～2s时间，则要进行断路处理，这个过程容易发生接地信号的消失，接地故障回路的检查，确定是否出现了回路故障。

4.1直流接地故障查找原则：

发现直流接地在分析、判断基础上，用拉路查找分段处理的方法，可以按照以下顺序查找：

（1）、阴雨天气，重点先找室外端子箱、接线箱、密封不严的刀闸机构箱、无防雨罩的瓦斯继电器等室外设备。

（2）、先找有工作的回路和近期工作过的回路，后找其它回路。

（3）、先找事故照明、信号回路、充电装置回路、蓄电池组，后找其它回路。

（4）、先找合闸回路，后找控制回路、保护回路。

（5）、先找室外设备，后找室内设备。

（6）、先找6KV、10kV、35 kV回路，后找11OkV、220kV、330kV、500kV回路。

（7）、先找简单回路，后找复杂回路。

（8）、先找一般负荷，后找重要负荷。

4.2查找接地故障具体方法：

（1）、直流充电屏一般安装有在线监控装置。当直流系统发生接地时，光字牌、监控装置的显示屏或后台机都会出现告警：直流接地（压差告警） 信号。用万用表复核一下正负极对地电压，判断哪一极接地及接地程度。输出馈线屏的面板有一系列直流输出开关（保险），那些开关大致可分为动力直流部分和控制、保护等部分。

（2）、接地性质明确后，可进行以下处理：检查绝缘水平低（室外端子箱、接线箱、密封不严的刀闸机构箱、无防雨罩的瓦斯继电器等室外设备、现场工序易潮湿）、易发生接地的开路、存在设备缺陷及有检修工作的电气设备和线路是否有接地情况。

（3）、若绝缘监测装置能监测处接地的具体支路，该支路为双回路配置的，可以合、拉空气开关的方法，将该支路负载转到另一直流母线，观察接地现象是否转到另一直流母线上。

（4）、若接地电阻较大，绝缘监测装置无法检测出接地支路的，可将绝缘监测装置的接地告警定值（220V直流系统告警值一般设为25kΩ，110V直流系统告警定值一般设为7kΩ）增大，重新检测;若正负极同时接地，此时正负电压平衡，也无法检测出接地支路，只会做“母线绝缘异常”的告警，可将绝缘监测装置中的“正负同时接地”設为“是”，正常运行时为“否”，再重新检测。若能检测出接地支路，按步骤（3）处理。

（5）、若以上绝缘监测装置等无法检测出具体接地支路，在坚持查找直流接地故障的原则的前提下，依次切断直流屏上各负荷开关，若直流屏上负荷开关所带负荷中存在不允许短时停电负荷（失去电源后会引起保护误动作），则禁止直接断开直流屏上此负荷开关，而应从该负荷开关所带本段各配出开路本柜控制电源上逐一拉路查找，查找过程中也不允许选切不允许短时停电负荷（失去电源后会引起保护误动作），若直流屏上负荷开关所带负荷中不存在不允许短时停电负荷，则可直接拉直流屏负荷开关，但切断时间不得超过3秒钟，不论回路接地与否均应合上，如果拉开此开关直流接地现象消除，则可以判断接地点就在该段母线上，接下来可依次拉开该段母线上所有配出开路直流电源，进而判断确切的接地开路并进行有效处理，彻底消除接地现象。

（6）、如果拉开直流屏上此开关直流接地现象没有消除，则应选择依次拉直流屏上其他配出负荷开关，方法同上。不管是在直流屏配出负荷开关中拉路查找接地还是在直流屏配出负荷开关所带的下一级负荷中查找接地，都必须坚持直流系统查找接地的原则。最后，如果直流接还没消除，则应检查蓄电池、充电装置及直流屏柜内各二次回路及接线是否有接地现象等。在切断上述每一直流回路后，应迅速恢复送电。在切断每一回路过程中，工作人员应根据仪表和信号装置的指示，判断是否有接地。如切断时接地消失，恢复送电后接地又出现，则可肯定接地发生在该回路上，应及时查找接地点设法消除。

结束语

由此可见，直流系统能否可靠运行对变电站的安全运行极其重要。因为直流系统接地现象较复杂，对电力系统的潜在危险性很大，而且引发的事故教训很多，所以在经济效益及安全运行要求日益提高的今天，准确、及时、有效地查找直流系统接地是十分有意义的。不仅仅要重视直流电源设备的运行维护，还要重视直流绝缘监察装置的巡视检查，只有在不断实践中努力探索才能进一步提高掌握查直流接地的能力，确保电力系统安全稳定地运行。

参考文献

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