1、关于变电站直流系统接地处理探讨摘要：直流系统一旦发生接地故障，怎样正确快速地分析及处理，是保证电力系统安全运行的关键。本文分析了单回线供电接地、双回线供电接地、环网供电接地、两段直流串电接地、交直流串电接地、正负极均等电阻接地等接地故障；论述了如何使用带电查找直流系统接地故障点的技术来达到快速处理接地故障的办法。 关键词：变电站；直流系统；接地故障；分析；处理 中图分类号： U226.8+1 文献标识码：A 文章编号： 直流系统是变电站的一个重要组成部分，对变电站的正常运行起着十分重要的作用，我们不但要保证其在运行中设计、配置合理，而且要在其因老化淘汰而改造的工作中充分估计到所要面临的问题，以
2、便采取行之有效的措施。 1直流电源系统设备检修规范涉及的主要内容 国家电网公司在直流电源系统设备检修规范中对其改造更换内容及要求作了明确规定，主要涉及到以下方面。 （1）回路检查，主要是直流系统接线检查，包括根据图纸、实际接线、电缆标识，查清接线，做好标记，必要时应绘制与实际相符的接线图。 （2）临时直流电源接入，主要是临时直流电源的接入和调试，包括临时充电装置应能满足直流负荷要求；临时直流电源应同时具有绝缘、电压监察、闪光功能，馈路开关容量、数量应满足现场运行需要；两套直流电源的压差应在 5 V 之内。 （3）负荷转移，主要是各直流馈路向临时直流电源转接，包括对于环网馈路应停一路，转接一路；
3、允许停电的馈路，应停电转接；不允许停电的馈路，应带电搭接；转接负荷电源过程中，严防直流短路、接地和失压，并做好标记。 （4）拆除，主要是拆除原有旧直流电源设备，包括检查直流负荷已全部转出；断开原有旧直流设备的交、直流电源，验明确无电压后拆除引线和设备。拆除过程中严防直流短路、接地和失压。 （5）安装，主要是新直流电源设备安装，包括新直流电源设备就位、安装、接线、调试、验收、试运行；完善新直流电源设备内标识。 （6）恢复系统运行，主要是各直流馈路从临时直流电源设备转接至新直流电源设备，包括对于环网馈路应停一路，转接一路；允许停电的馈路，应停电转接；不允许停电的馈路，应带电搭接；转接负荷电源过程中
4、，严防直流短路、接地和失压，并做好标记。 （7）拆除，主要是拆除临时直流电源设备，包括检查新直流电源设备运行正常；断开临时直流电源设备的电源，并验明确无电压后，拆除有关接线。 2 直流接地故障分析 直流电源作为电力系统的重要组成部分，它为变电站继电保护及自动装置、控制信号回路、远动通讯装置及事故照明提供稳定可靠的工作电源。由于直流回路布线复杂，常常因现场灰尘、潮湿、绝缘老化、元件损坏、不规范施工等因素引起直流接地。发生一点接地后，因不形成回路，保护装置是不会误动的，但当发生两点接地时，装置有可能误动，见图 l。TJ 是继电保护跳闸出口继电器，电流从+KM 流向第一个接地点a，又通过大地流向第二
5、个接地点 b，从而启动 TJ 继电器动作，误跳断路器。 图 1 两点接地引起保护误动 3 人工查找接地点的方法及风险 通过上述分析，虽然直流系统发生一点接地不会导致装置误动作，但给装置误动埋下了重大安全隐患，必须尽快找到接地点并及时处理。 在没有接地探测设备前，只有采用传统的拉刀闸、取保险、断端子、摇绝缘等方法来查找。如以某回线保护屏经过电阻接地为例，其回路走向如图 2 所示。 图 2 保护盘内接地 首先为了缩小接地范围，在直流屏上逐一断合支路负荷开关，当断开 K2 开关时，接地消除，说明接地在该支路上，合上 K2 继续往下找。当取下 RD1 负极保险时，接地消除，接地在 K102 回路上，由
6、于端子上有3 条线，必须解掉其中一条回线，看接地是否消除，或用兆欧表摇绝缘，以确定是哪一根线接地。 这种人工查找法具有很大的风险，如雷击线路、正好断电、保护拒动、扩大事故；另外，单独取某极保险或解端子线时，有可能存在寄生回路造成装置误动作。 4 直流接地探测原理及查找各种接地的方法 根据新的继电保护规程规定，查找直流接地不允许断电，这样在不断电情况下由人工查找接地点尤如大海捞针。为此，我们采用了一种抗分布电容式直流接地探测技术(ZJ3T 型探测器)，能够在不断电情况下快速查找各种直流接地，该方法已经在来宾供电局成功地查找出多起直流接地故障，使用效果较好。其原理见图 3，在接地母线与大地之间施加
7、一个微小的特殊信号(该信号对保护、自动装置没有影响)，其电流沿着接地点方向流动。用连接在手持器上的钳子，朝接地电流方向查找，当接地电流突然消失的地方为接地点。如在支路 1 上探测，没有接地电流，或显示电阻很高，表示该支路没有接地。在支路 2 上探测，有较大的接地电流，或显示电阻较低，表示该支路接地，在 D 点有接地信号，在 E点没有接地信号，表示接地点在 D 点。在整个查找过程中不需要断电，从而实现了安全、快速查找。 该方法的关键技术是抗分布电容的能力，现场回路很多，对地分布电容较大，当发生非金属接地时，非接地支路对地也有电容电流，容易误判为接地。而 ZJ3T 型接地探测器采用多层抗电容干扰设
8、计，可比较有效地消除电容干扰，所以可以查找 0500k 接地。 图 3 接地探测原理 4.1 单回线供电接地 单回线供电接地较简单，如图 3 所示。2 号支路 D 点经过电阻 R 接地，造成负极电压较低，查找方法前面已论述。 4.2 双回路供电接地 如图 4 所示，当母联开关合上时，就变为双回线供电，在 a 点发生接地时，接地电流分别由两条并联支路流过，最后集中在 a 点。双回线供电可靠性高，但两条线的负荷电流是不确定的，采用双钳子查找接地，以抵消负荷干扰。 图 4 双回线接地 4.3 环网供电接地 大多数变电站的跳合闸回路采用环网供电，以增加供电可靠性。如在环网线上 a 点经电阻 R 接地，
9、则在环网线上任一点的接地电流都是相同的，单以接地电流大小来判断，是无法找到接地点的，必须具有方向功能才能正确找到接地点。如图 5，b 点与 c 点的电流相反，则之间的 a点一定是接地点。 图 5 环网供电接地 4.4 I、II 段串电接地 I、II 段串电一般是由施工造成的，有正极串电、负极串电以及正负极串电。以图 6 I、II 段负极串电为例，母联开关断开，两段分段运行。当 II 段负极发生接地时，用万用表测量 I、II 段负极对地电压均相等，且降低，表明 I、II 段串电接地。用 ZJ3T 手持器方向功能，其显示方向指母线的回路为串电，如图中端子 X102 和 K02 回路点，查接地点方法
10、同前。 图 6I、II 段串电接地 3.5 交直流串电接地 现场除了直流回路外，还有大量的交流回路，如 220V 交流电源、57VPT 电压、CT 电流等回路，由于它们的一端是连接大地的，当这些回路与直流串电时，造成直流接地，如图 7 中一 KM 与 A601 串电。查找方法与上述一样，当信号电流由直流回路流向交流回路的 a 点为交直流串电点。 图 7 交直流串电接地 3.6 正、负极均等电阻接地 正、负极均等电阻接地后，正、负极对地电压是平衡的，一些采用平衡桥原理的绝缘监测装置不会发直流接地信号，这给保护误动埋下了重大安全隐患。如图 8 所示，正、负极分别经 1k 电阻接地，正、负极对地电压
11、均为 110V，误认为直流系统正常，但是当跳闸继电器的 a 点回路再接地时，电流经过正极接地电阻启动 TJ 继电器，误跳断路器。为了避免这种情况，要选用无动作死区的能直接测量电阻值的绝缘监测继电器。用 ZJ3T 查找直流接地时，相当于找两点接点，可以先找正极接地，处理后，再找负极接地。 图 8 正、负极均等电阻接地 结语 综上所述，直流系统发生一点接地，必须尽快排除，否则发生第 2点接地后，有可能造成继电保护，或自动装置误动。采用人工拉合电源的办法查找接地时有可能会造成保护拒动，扩大事故。采用具有接地方向功能的抗分布电容式直流接地探测技术，能够在不断电的情况下快速查找各种接地故障，实践证明这种方法使用安全、方便。 参考文献： 1 李锋. 智能变电站继电保护配置的展望和探讨J. 电力自动化设备，2012(2) 1 仇明. 电力变压器铁心接地故障的分析及处理 J. 变压器，2011(5)
