直流系统环网故障分析及查找方法讨论

王金岗

摘要：直流接地对电力系统安全运行具有较大的威胁，也是相关人员的工作难点之一。本文叙述了直流接地产生的原因以及危险之处，对直流接地故障查找的原理进行了分析，特别对查找步骤和查找方案详细说明，为提高查找直流接地故障的水平提供参考。

关键词：直流系统；环网故障；查找方法

1直流接地的常见原因

在变电站中，直流系统是一个具有很多分支的供电系统，其接线方式主要包括辐射型以及分段环网型，较为复杂。在变电站，直流接地主要原因有以下几点：1）天气因素。直流接地很大一部分产生的原因是在出现下雨或起雾的时候，由于端子箱较为潮湿，加热器工作不良，容易造成直流接地。2）人为因素。作业人员由于工作不负责或失误，将二次回路与设备外壳或其他接地部位相接触造成直流接地；或者维护不到位，有些设备没有按规定增加防雨罩导致锈蚀；或者作业时对电缆的绝缘层造成了损伤，或者误接线等等。3）环境因素。由于很多设备运行的环境较为恶劣导致绝缘下降，若工作环境存在振动的情况也有可能造成直流回路出现异常。

2直流接地的危害

若发生直流一点接地故障，一般不会严重影响直流系统的运行，但若由一点接地发展为多点接地则有可能导致保护装置、信号系统、控制系统的误动作。由于正常运行时跳闸线圈两侧为负电，当出现正接地的情况时，可能导致跳闸继电器误动作而跳闸；若发生两点负接地，将跳闸线圈或合闸线圈短路，若出现线路故障则可能出现保护拒动。

3查找直流接地的工作原理

1）平衡电桥法。平衡电桥法原理简单，应用较为广泛。它能够监测到直流系统正负电源对地绝缘的情况。当没有接地点时电流较为微弱，不足以使继电器动作，当出现一点接地故障后电桥的平衡遭到破坏，经过继电器动作线圈的电流变强，继电器动作，绝缘检测系统发出接地信号。

2）低频信号注入法。其工作原理是当检测出存在接地点时，向直流系统的正负两极注入一个低频交流信号，再利用电流互感器逐个检测直流系统各个支路的电流，进而得到直流系统的对地电阻以及等值电容的泄露电流向量和，求出电流的电阻分量，得到绝缘电阻大小，当对地电阻比较小时即可找出直流接地的故障范围。

3）变频信号注入法。在较低的频率范围内，向直流系统正负极注入频率变化的两路信号，并且电压大小不变，通过钳形电流表观察直流系统各支路电流大小的变化来查找接地点，利用注入频率变化、电压大小不变的电压信号，能够得到阻性电流值，再利用欧姆定律可得到对地电阻的大小。

4）直流检测法。该方法是通过测量直流系统的一条支路在正极流出的电流值I1以及在负极流入的电流值I2，若无接地点，则两值幅值相等，方向相反。穿过电流互感器的电流和值为零。若出现直流接地导致电流泄露，则穿过传感器的直流等于I1与I2的差值。

4直流接地查找方法

1）直流接地查找步骤。直流接地故障点的查找难度较大，若想以最快的速度发现接地点，维护人员就需要对电站的二次接线较为了解，对回路中继电器的状态非常熟悉。一般来说，直流系统可分為保护装置电源部分、其他设备电源部分、控制电源部分、信号部分以及照明部分等。其遵循的步骤可采取先室外后室内，先非重要电源再重要电源。通常通过直流接地查找钳表或断开空开或电缆接线的方法，从上往下地缩小范围直至确定到接地点的具体地点。考虑到变电站正在运行，以保护装置为例，断开保护装置电源的时间不能过长。断开电源后要迅速判断直流接地点是否还存在。由于可能存在寄生回路或多点接地等干扰，采用上述方法也可能无法找到接地点的位置，需要进一步完善查找方案。

2）直流接地查找方案。查找直流接地的主要方法为仔细检查、试拉电源、绝缘检查。

仔细检查的内容有几个方面，首先要检查是否因为下雨而导致接地故障，特别是室外的端子箱等处要重点查看。另外要查看端子箱内的封堵情况，防止小动物进入端子箱或电缆沟内，一方面小动物可能直接接触到直流二次电缆，也有可能是小动物将二次电缆的绝缘层破坏掉。第三是要看在能够转动或卡夹的地方，二次回路会不会在这里接地。最后要检查二次电缆是否牢固地接在端子排上，如果出现松动则有可能导致电缆滑出来导致接地故障。

试拉电源是最重要的查找方法之一。由于直流系统接线复杂，分布较广。通过断开绝缘监测装置选出的接地线路空开，观察直流接地的信号是否还存在。若直流接地信号存在，则说明接地点不在此回路；若直流接地故障消失，则说明接地故障点就在下级回路中。值得注意的是，这项工作至少需要两人进行配合。由于电站处于运行中，因此向调度申请后，断开直流电源的时间应当很短。

绝缘检查一般是已经确定了短路点在某条回路上，通过一段段解开电缆两端，用摇表测量其接地电阻。若测出来的值远小于规范要求的绝缘电阻，则说明接地点就在这里，需要通过更换电缆来排除接地故障。

5故障的查找方法

1）极性的分析。由于直流系统接地故障的发生都是由上述几种接地原因造成的，因此在分析故障发生的原因时着先要对接地的极性进行判定，当对极性做出正确的判断之后，就需要对接地原因进行分析，看看是环境原因、人工原因还是设备老化因素造成的加果变电站内有工作人员在做相关的设备检修就需要断开其工作电源查看接地情况是否解决。

2）断路法。常见的故障方法是将线路分段然后对分段线路做断路处理浮主意断路的时间不能过长，一般情况是一左右在这个过程中需要仔细观察接地的信号是否消失当接地信号消失时就可以确定出线接地故障的回路了。

3）金属非金属故障查找。当线路出现金属接地的情况时，工作人员可以采用绝缘体检测装置对线路进行检测脸测过程中配合着万能表的使用能够很轻松地找到故障发生的地点。非金属故障接地属于接地故障中比较难以处理的情况，因为这种故障的查找只能依靠工作人员的密切观察才有可能完成。一般故障反应出来的信号会非常微弱，作人员在观察过程中很难发现其变动情况，相较于其他类接地故障，非金属接地故障会对工作人员的专业能力提出很高的要求。

4）非接地类故障情况查找。由于设备的运行年限过长经常会造成设备电源的老化从而导致设备的运行故障。对于这类故障的查找河以采用分网法逐步缩小故障的检查范围，最终确定故障的发生地点。需要注意的是在分网过程中不能失去用来保护的电源尽量保证电源的持续供电，通常情况下可以采用蓄电池进行加持。

6查找过程中的安全保护

在对故障进行排查时，要尽量避免一个人处理，一人个监测肪止出现触电事故在进行断路检查之前要争取相关部门的同意尽量减少断路的时间检查接地信号的反应时要将检查的相关设备整合起来对设备的数据进行收集、整理然后做相关的分析避免主观臆断情况的发生在对线路故障进行安装处理之时要将事故的原因、处理的详细过程记录下来，以备日后故障的处理这样不仅能够减少处理时间，提高处理效率，而且有助于保证处理的安全性在故障查找和处理过程中避免人为因素对设备的影响肪止震荡、误动情况的发生。

结语

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。在排查故障的过程中要做好工作记录，才能够积累丰富的工作经验对以后的故障排查才有很好的借鉴意义。

参考文献：

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