1、浅析变电站直流系统的故障排除摘要：直流系统是变电站系统中的一个重要的组成部分，直流接地是直流系统中常见的故障。本文结合现场实践经验，主要从直流系统的故障原因入手，对故障进行分析，总结查找和排除直流接地的方法，希望在今后的变电站运行过程中，能够实现直流系统的安全可靠运行。 关键词：直流系统；直流接地 中图分类号：TM6 文献标识码： A 正文： 直流系统是变电站系统中的重要部分, 它以蓄电池储存能量，以充电机补充能量，向全站保护、监控、通讯、微机五防系统源源不断地输送电能，确保其安全、稳定、可靠运行。其中继电保护设备的安全、稳定运行是保证一次电力设备安全和防止电网长时间、大面积停电的最基本也是最
2、重要的技术手段。没有直流系统安全可靠的运行，也就谈不上继电保护设备的安全、稳定运行。 1、直流系统接地的原因 （1）由下雨天气引起的接地。在大雨天气，雨水进入未密封严实的户外二次接线盒，使接线桩头和外壳导通起来，引起接地。例如瓦斯继电器防雨罩破损，雨水渗入接线盒，当积水淹没接线柱时，就会发生直流接地、误发信号和误跳闸；又例如刀闸辅助接点防雨罩内进水，与金属外壳接地造成直流接地。 （2）由小动物破坏引起的接地。电缆外皮被老鼠咬破时，也容易引起直流接地。 （3）由挤压磨损引起的接地。当二次线与转动部件（如经常开关的开关柜柜门）靠在一起时，二次线绝缘皮容易受到转动部件的磨损，当其磨破时，便造成直流接
3、地。 （4）插件内元件损坏引起接地。为抗干扰，插件电路设计中通常在正负极和地之间并联抗干扰电容，该电容击穿时引起直流接地。 （5）施工未严格执行反措，交直流共用一根电缆时，由于交流回路是接地系统，若绝缘破损造成交直流短路，就会引起直流接地。 2、直流系统接地的危害 直流系统是绝缘系统，正常时，正、负极对地绝缘电阻相等，正、负极对地电压平衡。发生一点接地时，正、负极对地电压发生变化，接地极对地电压降低，非接地极电压升高。 变电站直流系统等效电路图如下：+KM、-KM 表示母线电压，R1、R2、R 组成电桥。一般情况下，R1、R2 电阻大小相等，阻值大于30K，在 40K300K 之间，C+、C-
4、为直流系统对地分布电容。 图 1 直流系统等效电路图 当直流系统发生一点接地的情况下，继电器可能会误动，如下图所示：当在 A 点接地 图 2 一点接地造成继电器误动示意图 时，C对继电器充电，C对继电器放电（等效为 C与 C并联对继电器放电） 。这时继电器内部就有电流流过，当电容器上的电压大于继电器动作电压时继电器就有可能误动。 若直流系统发生两点接地故障，便可能构成接地短路，造成继电保护、信号、自动装置误动或拒动，或造成直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。在复杂的保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接，不能动作于跳闸、致使越级跳闸。 （1）直流正极接地，有使保护及自动装
5、置误动的可能。因为一般跳合闸线圈、继电器线圈正常与负极电源接通，若这些回路再发生一直接地，就可能引起误动作。 （2）直流负极接地，有使保护自动装置拒绝动作的可能。因为，跳、合闸线圈、保护继电器会在这些回路再有一点接地时，线圈被接地点短接而不能动作。同时，直流回路短路电流会使电源保险熔断，并且可能烧坏继电器接点，保险熔断会失去保护及操作电源。 因此直流系统接地故障，不仅对设备不利，而且对整个电力系统的安全构成威胁。所以必须尽快查到接地点，立即消除或隔离。 3、直流系统接地的查找 直流系统中的空气开关是分层分级配置的，一般由总空开、分空开串联而成，两级空气开关将直流回路分成了三段。两级空气开关分别
6、是直流屏总空开和各设备分空开，三段回路分别是直流母线及其引出线回路、总空开输出的电缆和分空开输出的保护、控制、监视、储能回路。其中，第三段回路数量最多、接线最复杂、接地几率最高，几乎所有的直流接地都出现在这一段。要想尽快找到接地点所属空开，接地的确切位置和确切原因，就必须对三段回路的构成、作用和现场具体位置十分熟悉，所以查找直流接地首先要熟悉现场直流系统接线，保证在拉路检查时不漏拉、不错拉、不重复拉。 对环路供电的直流系统应先断开环路开关，用内阻不低于 2000/V万用表或电压表在直流屏监视接地极母线对地电压。根据现场标示和相关图纸，找出总路空开下级串接的所有空气开关（或熔断器） ，按照先信号
7、后控制、先室外后室内的原则排出拉路顺序。对于信号回路，如测控装置电源空开、遥信电源空开、通讯电源空开，其不影响故障跳闸，只涉及监控、指挥信号，可最先拉。如果接地点就在这些空开控制的回路，就免除了对重要回路（控制回路、保护回路）的短时停电。对于保护控制回路空开，直接影响到系统安全，拉路时间越短越好，需控制在 3 秒以内，如果拉开某路空气开关后，接地极母线对地电压立刻升高到 110V左右，则接地点就位于该空开控制的下级回路之中。 定位到分路空开后，应向调度申请，断开该路空开，这样其余直流回路就恢复到正常状态，再拆除监视直流母线对地电压的万用表或电压表。由于空开已断开，下级回路不带电，用万用表监视回
8、路对地电压的方法发挥不了作用，所以对下级回路接地点使用摇表来查找。 （1）按室内室外分段查找。经过统计，运行中变电站出现的直流接地点绝大部份在室外，所以分段查找时，重点还是查室外部分。可以先将本回路涉及的二次设备接线盒一一打开，仔细检查，看盒子内有无积水、有无潮气、有无电缆头破损进水、有无芯线绝缘皮裂口、有无动物巢穴、有无接线脱落、有无备用芯搭铁、有无刀闸保险底座背板破损的等等。 本回路中，已没有空气开关可拉，接地点的进一步分区和判断只有靠解开电缆芯线，此时需要注意的是，解线前应将端子排号、端子两侧接线编号详细记录在继电保护安全措施票上，防止恢复接线时出错。依次解开控制室到设备区直流电缆芯线，
9、每解开一根电缆，就用摇表在端子排测量接地极对地绝缘电阻，若绝缘恢复，说明接地点在本电缆和电缆对侧回路之中。若解开所有电缆后绝缘仍没有变化，说明接地点位于保护屏内部。 （2）室外接地点查找。接地点位于场地电缆和电缆对侧回路中时，解开端子箱到开关机构箱直流电缆所有电缆芯，用摇表在端子排测量接地极绝缘电阻，若绝缘恢复，说明接地点在本电缆和开关机构二次回路中。若绝缘没有变化，说明接地点位于端子箱引出电缆和电缆对侧回路中（如刀闸辅助接点或机构箱内部） 。按上述方法解开电缆芯对回路进一步分段，摇测绝缘，接地点就限定在断路器机构箱、刀闸操作箱或控制电缆中，用摇表对箱内直流回路的每一根接线摇测绝缘，接地点就限
10、定在几根二次线中，再仔细查找，就可以发现室外的接地点了。 （3）室内接地点查找。接地点位于保护屏内时，依次拔出装置插件，测量端子排接地极对地绝缘电阻，若绝缘恢复，说明接地点就在对应插件中。若绝缘没有变化，说明接地点位于保护屏端子排、端子排引出屏间直流电缆和屏内布线中，用摇表对屏内直流回路的每个接线端子摇测绝缘，找出接地的那几个端子，对端子金属部分、连接线部分仔细检查，找出接地点。 （4）利用直流接地选线装置查找 。这是一种在线监测直流系统对地绝缘情况的装置。该装置的优点是能在线监测，随时报告直流系统接地故障，并显示出接地支路编号。缺点是该装置只能监测直流回路接地的具体接地支路，但对具体的接地点
11、无法定位。 （5）利用便携式直流接地故障定位装置查找。该装置是近几年开始在电力系统较为广泛应用的产品。该装置的特点是无需断开直流回路电源，可带电查找直流接地故障。完全可以避免再用“拉回路”的方法，极大地提高了查找直流接地故障的安全性。而且该装置可将接地故障定位到具体的点，便于操作。目前生产此类产品的厂家也较多，但真正好用的产品很少，绝大部分产品都存在检测精度不高，抗分布电容干扰差，误报较多的问题 4、结束语 直流接地故障特别是一点接地故障发生以后，不一定会马上引发不良反应，因此，容易被工作人员所忽视，以为不会发展成两点故障或引起继电保护等装置的误动作，从而放松了警惕，导致故障影响范围扩大，后果严重。所以快速、安全地查找到故障点非常重要。而这个查找的过程，就是对变电运行人员的考验过程，也是经验的积累和学习的过程。不断总结、积累直流接地故障方面的经验，便可逐步提高这方面的技术水平，将接地故障引起的损失降到最低。 参考文献： 1张晓毅,王志强.变电站直流接地故障的分析与查找J.中国电力教育,2008,(S1). 2李海波.变电站直流接地人工查找方法的分析与流程化J.云南水力发电,2008,(01). 3叶炜,张文生,吴垂扬.变电站直流系统接地故障定位及检测装置选用J.应用科技,2007,(12).
