變電站直流系統接地故障分析與處理
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摘 要：直流系統對維護變電站的電能輸配送安全具有重要意義，是保障變電站正常運行的基礎，當變電站直流系統的電源正負母線與大地發生接觸，其絕緣電阻會發生下降變化，如果該電阻值小于某一固定值，就會導致直流系統發生接地故障。該文重點分析變電站直流系統接地故障發生的原因和處理方法，希望可以幫助變電站的工作人員提高故障檢修質量與效率。
關鍵詞：變電站 直流系統 接地故障
中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）03（a）-0038-02
直流系統在變電站的設備組成中占據重要地位，在工作過程中通常處于獨立運行狀態，主要由蓄電池組和浮充電裝置組成，所以受發電站運行方式的影響較小。直流系統的功能作用是為繼電自動保護裝置系統、信號控制回路提供電能，隨著電力網絡的鋪設范圍逐漸擴大，直流系統發生接地故障的頻率越來越高。
1 變電站直流系統接地故障類型分析
1.1 正接地
直流系統的主要功能是為電力系統的各項子系統提供電能，作為電能提供體的“電源”，其所對應的正母線與負母線皆具有極強的絕緣性。若是直流系統的正母線在工作中因某些原因與大地發生接觸，正母線對應的絕緣電阻數值會發生變化，當這個數值低于正常固定閾值范圍時，便會發生正接地故障，導致相關電力系統設備出現誤動問題[1]。假設正母線的兩端都發生接地現象，這時的直流系統會出現電流短路故障，產生的直接性不良后果表現后方繼電器勵磁明顯、接地故障影響范圍擴大等，假設AB兩點是直流系統的正母線兩端，當這兩點同時接地時，繼電出口自動保護器會因為勵磁問題產生斷路器誤動現象，引發直流系統接地故障。
1.2 負接地
假若直流系統的負母線在為電力系統提供電能的過程中出現異常，如果負母線與大地發生觸碰，其所對應的絕緣電阻值也會發生變化，當該電阻值低于某個固定規定值時，直流系統便會出現接地故障，這種接地故障被稱為負接地故障，引發的不良影響是相關電力系統設備出現拒動問題。具體表現：假設AB兩點是直流系統的負母線兩端時，如果負母線兩端接地，保護出口繼電器會因短路而無法自動啟動，使得相關電力設備拒動，故障嚴重時還會出現越級跳閘、保險絲燒斷、繼電器損壞等問題。
2 解決變電站直流系統接地故障的方法
2.1 明確接地故障發生原因
變電站的工作人員在針對直流系統的接地故障進行檢修時，需要先明確系統發生故障的原因。第一，當直流系統處于正常運轉時，如果有小動物爬進某個子系統或者有金屬物品掉落在原件上，不僅會對系統的電流運行產生影響，導致系統無法正常運行，還會因為短路問題引發接地故障。第二，如果工作人員沒有按照接線標準開展接線工作，或者工具使用不當，使得線路連接錯誤，同樣會引發短路、斷路問題，從而產生接地故障。第三，變電站的監管工作沒有做到位，直流系統的組成部件存在型號、質量不合格的問題，沒有及時更換嚴重老化的正、負母線，使得直流系統在運行過程中出現正、負母線兩端接地故障。
2.2 遵守故障排查流程
由于正、負母線兩端接地故障是直流系統常見故障，所以工作人員在日常檢修維護工作中要對其加強重視，遇到可能會引發接地故障的問題應及時排除。另外，對于直流系統接地故障，工作人員應遵守故障排查流程，嚴格按照檢修標準開展工作[2]。第一，當直流系統出現接地故障時，工作人員可以檢查直流接地故障在線裝置，根據裝置的表現情況判斷已經出現的故障是否為接地故障、引發故障的原因、故障回路的種類、故障影響的范圍等信息。第二，在全面掌握故障原因、故障類型、故障范圍等信息之后，可以采用正確科學的故障排除方法，對接地故障進行排除。
2.3 科學選擇故障處理方法
2.3.1 接地故障排查法
接地故障排查法的具體實施過程為：首先，工作人員要對故障現場基本情況進行核驗，避免檢修設備因為現場環境出現失靈問題，所以工作人員要全面剖析故障現場環境，尤其是金屬類設備在陰雨天氣影響下極易因為潮濕出現腐蝕問題，線路也容易因為濕氣發生短路。其次，使用電流絕緣檢測設備對各裝置設備的絕緣性進行檢測，如果檢測設備發出警示信號，則說明該部分的絕緣性已經遭受破壞，工作人員可以將檢修重點放在更換絕緣材料方面，但是若檢修工作是在潮濕環境下開展，工作人員需要明確警示信號的出現是否是因為設備受到天氣影響出現故障。最后，如果直流系統的接地故障所引發的后果是瞬間停電，工作人員便無法采取上述兩點方法，這時工作人員可以采取瞬間停電法，第一步將與繼電保護裝置無關的電源切斷，第二步關閉后方繼電保護裝置，第三步依次切斷與直流系統有關的各類設備電源。
2.3.2 接地故障定位法
接地故障定位法主要用來確定故障點，通常采用定位儀、便捷式查找儀等設備對故障進行定位，采用該方法的前提是已經明確接地故障范圍。目前，變電站的工作人員在采用該方法定位故障點時，選用的儀器設備是便捷式直流接地故障查找儀，使用該儀器定位接地故障不需要工作人員預先切斷直流系統的回路電源，對直流系統的運行情況以及其他電力相關設備的影響較小，能夠維護系統運行的穩定性與安全性，提高故障處理效率與質量。簡而言之，利用接地故障定位法對直流系統的接地故障點進行查找定位，可以保障故障處理的高效性與及時性，極大程度上可以為變電站節約檢修成本，提高經濟效益。 2.3.3 瞬時拉路法
瞬間拉路法是目前檢修直流系統接地故障的重要手段之一。工作人員在使用這種方法對直流系統進行檢修時，需要先將系統的直流電流斷開，由于斷開時間不會超過3s，所以對電力系統的正常運行狀態影響較小，不易出現突發性斷電現象。利用瞬間拉路法檢修直流系統接地故障，工作人員可以根據線路承受負荷的重要程度，依次斷開直流屏電流供應，當在斷開某部分回路的直流電之后，接地故障消失，則說明該回路出現故障，隨后再利用該方法對回路支路進行判斷，從而準確判斷出故障點[3]。在采用瞬間拉路法時，工作人員需要知道因為需要斷開直流系統的某些支路，所以會降低直流系統的供電可靠性，而且該方法并不適用組成結構十分復雜的二次系統。
2.3.4 直流接地在線裝置檢測法
目前，電力市場針對直流系統接地故障，提供了多種在線裝置，例如霍爾傳感器檢測裝置、磁飽和檢測裝置、信號注入檢測裝置等。利用直流接地在線裝置檢測法對接地故障進行處理，需要工作人員先在直流系統的各分支回路處安裝穿心式電流互感器;然后利用在線裝置對互感器接收到的信號進行分析;隨后通過接地檢測儀判斷各分支回路的電流運行情況，將出現問題的回路所對應的傳感器編號記錄下來;最后在保持實時在線監測的條件下，按照編號對直流系統故障回路進行檢修。這種接地故障處理方法具有較高的安全性，不需要斷開直流系統各分支回路的電流，在移動式采集互感器檢測到故障回路后，直流接地在線裝置會自動發出警示信號，極大程度上提高了變電站直流系統運行的穩定性。
3 結語
綜上所述，變電站長時間運行使得直流系統出現接地故障的頻率增加，嚴重影響變電站的正常運行。因此，工作人員要明確解決直流系統接地故障的重要性，采用接地故障定位法、瞬時拉路法等方法開展接地故障檢修工作，提高直流系統運行的安全性與穩定性，保證變電站生產活動正常開展，實現社會效益與經濟效益的統一。
參考文獻
[1] 鄧崇運.淺析變電站直流控制系統的運行維護和接地故障處理[J].科技經濟導刊，2018，26（34）：50，52.
[2] 李應文，彭明智，張純.變電站直流電源系統直流環網與交流竄入的原因及危害[J].自動化與儀器儀表，2018（7）：57-60.
[3] 鄧健鏘.500kV變電站直流系統異常分析及接地處理措施探究[J].科技創新與應用，2017（36）：51，53.
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