直流接地异常原因分析

直流接地异常原因分析

田园

山西晋中供电公司变电运维室 山西晋中 030600

摘要：变电站直流系统接地故障会影响直流系统的安全运行，近年来，直流系统接地技术不断发展，积极防范接地故障，加大直流系统安全运行管理力度，已经成为行内专业人员共同关注的焦点。总结了变电站直流系统运行情况，列举了各种直流接地现象，分析了故障原因，并有针对性地给出了直流接地处理的主要方法和要求。
关键词：变电站；直流系统；接地方法；故障处理
1 导言
        在整个电力系统中，直流系统发挥着关键而重要的作用，分布范围较广，支持着整个电网的安全、持续运行，然而，由于受到内外因素的干扰，变电站直流系统容易出现接地故障，要想有效排查这些故障，就必须掌握科学先进的技术，提高故障排查工作效率，维护变电站的安全运行。

2 变电站直流系统接地
        直流系统电源有正负极之分，220V和110V直流电源系统一般采用不接地方式，变电站常用直流系统是对地绝缘的直流220V电源，正常运行时，正、负对地电压绝对值均为U/2,即110kV，正、负对地绝缘电阻为无穷大。变电站直流系统接地时，直流系统正负极对地绝缘电阻值会降低，降低到整定值之下，正负极对地电压绝对值之差会增大，这些变化情况通过绝缘监测装置来反映。当系统出现一点接地时，虽然不至于马上对二次回路造成事故，一旦发展为两地接地，会造成继电保护、信号、自动装置误动或者拒动，直流电源短路，引起熔断器熔断，使设备失去操作电源，引发电力系统的严重事故。直流系统接地故障分为直流正极接地、直流负极接地、直流正负极各一点接地，接下来进行相应分析。
        2.1 绝缘监测装置
        直流系统设置有绝缘监测装置，当直流系统发生接地故障或绝缘下降至规定值时，绝缘监测装置会可靠动作，并发出信号。变电站多采用功能较为完善的微机型在线监测装置，监测范围包括所有馈线、充电装置回路、蓄电池回路，绝缘监测装置能测出正、负母线对地电压值和绝缘电阻值，并且能测出各分支回路的绝缘电阻值。
        在线绝缘监测装置分为叠加低频小幅信号型绝缘监测装置和智能电流互感器型绝缘监测装置，两者的常规监测部分差别不大，是用电压采集信号元件采集出正、负极对地电压，经过A/D转换器，再经过微机处理后，数字显示母线电压值和母线对地绝缘电阻值，它的监测没有死区，当检测到电压过高、过低，绝缘电阻过低时会发出报警信号，报警值可以自行整定。叠加低频小幅信号型绝缘监测装置的回路巡检部分将检测回路的正、负极导线同时穿入一个电流互感器内，用一个低频信号分别注人正、负极导线。互感器二次侧一端接地，另一端接入检测装置。互感器不反应直流部分信号，而交流信号因幅值相等、方向相同，所以在互感器二次侧的输出电流正比于正、负极对地电阻和电容电流相量和，当某一极发生接地时，其电阻和电容电流都发生变化，将其阻性电流和容性电流分离开来，经A/D转换和微机数据处理后，显示屏显示该回路号或名称及相应正、负极对地电阻值。智能电流互感器型绝缘监测装置的区别是将信号源采集部分的电流互感器改为智能型互感器，并编入地址码，取消了交流低频信号源。当某一回路的正极或负极发生接地时，接地极对地的电阻电流增加，该回路正、负极流经电流互感器部分的电流方向仍相反，但数值却有差异。互感器二次侧也反应了这一差值，经放大处理后，通过总线输入微机处理后，能显示接地回路号或名称及对应接地极电阻值。
        绝缘监测装置的作用是实时监测和显示直流电源系统母线电压、母线对地电压和母线对地绝缘电阻，监测各种类型的接地故障，实现对各分支回路的绝缘检测，当发生接地故障时能迅速选出发生故障的回路，显示故障回路正、负对地电阻值，并报警。
        2.2 三种直流接地故障的分析
        直流系统正极接地时，会造成保护装置的误动作，系统中的跳合闸线圈、继电线圈等原本应与负极电源接通，发生正极接地时导致保护回路接通，保护误动作；直流系统负极接地时，继电线圈会被短接，保护回路不能启动，造成断路器拒动，短路电流产生的大量热量导致温度升高，熔断器熔断，甚至烧坏继电器触点，损坏电气设备；直流系统两极接地时，会造成断路器拒动，熔断器熔断，电力系统会失去电源，保护装置和控制回路失去其功能，导致相应的电气元件发生损坏。

3 直流接地故障查找方法
        3.1绝缘监测装置选线法
        选线装置可以通过变电站直流系统在线的实时检测，来确定故障部位，及通过该装置能够对直流系统的各条馈线对地绝缘情况进行监视，这样对监测到的接地故障可以得到及时分析。但由于该方法在技术上存在缺点，无法确定到具体的接地点，对于高电阻非直接接地故障，选线效果不是很理想。
        3.2在线监测法

        在线监测法依靠直流接地故障选线设备来发挥在线监测的功能，进而实现对直流系统接地状态的实时监测。虽然在线监测能够将直流系统相关的故障和信息及时的监测出来，不过也有一定的局限性。同时在线监测系统也容易受到外界因素的干扰而出现误报的情况。
        3.3瞬时拉路法
        瞬间拉路法是目前检修直流系统接地故障的重要手段之一。工作人员在使用这种方法对直流系统进行检修时，需要先将系统的直流电流断开，由于断开时间不会超过3s，所以对电力系统的正常运行状态影响较小，不易出现突发性断电现象。利用瞬间拉路法检修直流系统接地故障，工作人员可以根据线路承受负荷的重要程度，依次断开直流屏电流供应，当在断开某部分回路的直流电之后，接地故障消失，则说明该回路出现故障，随后再利用该方法对回路支路进行判断，从而准确判断出故障点。在采用瞬间拉路法时，工作人员需要知道因为需要断开直流系统的某些支路，所以会降低直流系统的供电可靠性，而且该方法并不适用组成结构十分复杂的二次系统。
        3.4拉路选线法
        该方法是最为简单易行的方法，拉路法的顺序为：信号电源—事故照明直流电源—开关控制电源—保护安自装置电源，通过各层及电源的逐次切断，来查找直流系统接地故障点。
        3.5直流接地在线装置检测法
        目前，电力市场针对直流系统接地故障，提供了多种在线装置，例如霍尔传感器检测装置、磁饱和检测装置、信号注入检测装置等。利用直流接地在线装置检测法对接地故障进行处理，需要工作人员先在直流系统的各分支回路处安装穿心式电流互感器；然后利用在线装置对互感器接收到的信号进行分析；随后通过接地检测仪判断各分支回路的电流运行情况，将出现问题的回路所对应的传感器编号记录下来；最后在保持实时在线监测的条件下，按照编号对直流系统故障回路进行检修。这种接地故障处理方法具有较高的安全性，不需要断开直流系统各分支回路的电流，在移动式采集互感器检测到故障回路后，直流接地在线装置会自动发出警示信号，极大程度上提高了变电站直流系统运行的稳定性。

4 直流接地现象总结与改进
直流系统是变电站最重要的二次系统之一，对变电站保护、测控、通信装置电源起到至关重要的作用，对直流正极接地引发的保护误动与负极接地引发的拒动都需要我们极力避免。工作过程中，我们更需要通过各种检测手段与日常运维加强对设备故障的判别，以在异常发生时最快速查找故障与处理异常，维护电力系统的稳定运行。

参考文献：
[1]穆国东.浅析变电站直流系统接地故障的分析与处理方法[J].民营科技，2016，（12）：6.
[2]彭崑.变电站直流系统接地故障查找与处理方法研究[J].技术与市场，2016，（09）：59-61.