变电站直流系统接地故障处理措施分析

韩占庭

摘要：随着我国经济的发展，城镇化进程不断加快，对电力的需求越来越高，从而变电站的数量不断增加，对变电站的技术、可靠性提出了更高的需求。区域变电站直流系统主要由直流电源、直流母线、直流馈线、监控系统组成，并且可以根据具体情况装设放电装置、母线调压装置等。在产生常见的故障后，要精准定位、转移负荷后进行检修等。

关键词：变电站；直流系统；接地故障；处理措施；分析

引言：

变电站接地装置普遍采取直流电源，随着智能变电站的使用，直流系统用电负荷增加，其重要性体现出来，对直流供电系统提出更为严格的要求，需要可以安全、可靠的供电。一旦直流系统出现接地故障，就会影响到变电站的正常运行，有必要做好研究分析工作。在直流电的稳压电压短路中，电容器不仅仅是能够直接用来储存直流稳压电荷，在这一切的工作处理过程中，它仅仅只是起到了直流电压短路的绝缘保护控制作用。一般这种情况下，可以把它直接拿来当做一个直流绝缘保护体系容器来进行看待，防止因发电机接地装置不良导致轴电压异常升高而引起油膜击穿放电，对大轴产生电灼伤，确保了主设备的安全运行，由于原接地碳刷更换频发、恒压弹簧容易疲劳断裂等问题，通过对发电机大轴接地装置的重新设计改造达到了预期的设计要求且运行效果良好。

一、变电站直流系统接地故障概述

变电站直流系统的整体性较强，其组成除蓄电池、母线及重要的充电模块外，还有绝缘和直流监控等设备，可以为二次系统提供不间断的电力，确保电力系统的稳定。变电站直流系统故障影响大，如果故障得不到及时排除，会触发装置拒动或误动。在众多故障中，变电站直流系统接地故障最常见。在现实工作中，需重视直流系统接地故障处理，利用技术优势快速定位故障点，确保系统安全运行。针对变电站直流系统接地故障，需结合故障点数量，进行针对性检修。接地故障类型众多，分为单点、两点及多点接地故障。结合现实经验可知，倘若只有单点接地故障，多数情况下不会有跳闸问题，但也不能因此轻视单点接地故障，如果单点接地故障没有解决，会在相当短的时间内发展成多点接地故障。通常情况下，发生两点及以上的接地故障，就会诱发严重后果，使断路器误动作跳闸。接地故障会直接造成熔断器烧毁，需要加强保护，以缩小事故停电范围。总之，在直流系统发生接地故障后，需及时采取处理手段消除接地故障，确保直流系统功能恢复、绝缘正常。

二、变电站直流系统接地故障的原因

2.1系统元件性能降低

直流系统外漏部分多、分布范围广，由于其长期投入运行，受尘土、潮气等因素的物理化学腐蚀，某些薄弱元件发生老化，存在损伤缺陷，如砸伤、磨损、压坏、扭曲等，导致绝缘能力下降，进而引发接地现象。

2.2设备原因

设备缺陷及接线松动等造成的影响,如二次回路绝缘材料缺陷、绝缘性能低；二次线缆存在损伤性缺陷，因机械外力引起线缆磨伤、压伤、破损或过流引起烧伤、绝缘老化等；机构箱、端子箱、端子排二次接线松动、接线头脱落、接线头碰金属外壳靠造成接地；

2.3环境因素

环境因素对变电站整体运营的影响明显。（1）天气。雨天、高温等天气会加速线网的老化，如遇到连续大雨，会导致设备严重进水，端子箱、汇控柜等一旦进水，运行效率会降低，增加直流系统的不稳定性，直接诱发直流接地故障。（2）外力干扰。小动物等外力干扰会增加接地故障的风险性。研究发现，在变电站使用期间，鸟类会在接线盒中筑巢，这会影响金属导线的性能，造成直流接地故障。

2.4检修人员的错误操作

电网二次回路施工结束后，检修人员未清理完毕作业现场，导线接头、螺母、垫圈等物件掉落在带电回路上，易造成变电站直流系统金属性接地。变电站直流系统采用双配置形式，若正负极发生串联连接，也会导致直流系统发生接地故障。

三、变电站直流系统接地故障处理措施

3.1提高整个系统的绝缘性能

通常加强变压站整个系统的绝缘性能，从而降低因绝缘性能的下降造成的接地故障。在变压站设计及安装建设过程，各级管理部门及设计安装单位需高度重视整站绝缘问题，例如：采用防潮、防结露和防尘功能的新型端子箱来代替原来普通的室外端子箱，特殊的潮湿或多雨区域，采用高位端子防止雨水影响。采用质量可靠的端子排，在端子排周边保留足够的空间，以便进行日常的维护保养。在安装过程中，要将交直流端子排采用隔离栅分开，防止在运行过程中互相产生干扰。如果投资许可的条件下，还应加装绝缘监察装置，对整个系统装置实现实时监控，极大程度提高查找绝缘故障发生的效率。

3.2持续加强运维检修巡视力度

供电公司应依据变电站直流系统巡视要求，固定周期、选定人员开展巡检，对站内充电装置母线及蓄电池组等重点设备做好日常维护。此外，还应加强站内直流电缆回路、二次接线盒、开关端子箱的防渗防潮检查力度，定期清理清扫，确保温控设备的清洁稳定。对室外易发生直流接地故障的装置要进一步采取保护措施，最大程度地降低因设备原因引起故障的几率。

3.3安装线路保护监测装置

线路保护监测装置有测量和控制两大功能模块，可以存储SOE、操作记录等重要参数，设定开关跳闸、保护动作等，在处理相关事件时会严格执行毫秒级事件标准，确保故障事件预防的科学性。为了强化监控和预防的效果，掌握直流系统运行情况，发挥线路保护测控的积极功效，需要结合现实需求，增加保护监测装置的功能，在现有应用模型的基础上，完善系统性能保护设计，逐步升级系统功能。设计装置模型时，可建立变电站环网，利用热交换技术，确保变电站运行稳定。

3.4加强隔离

站内转移电位的风险也可通过加强隔离的办法解决，而且是较为经济有效的方法。为消除线路接地对源端变电站接地系统的不利影响，不仅需按照有关标准(如GB/T50065－2011《交流电气装置的接地设计规范》)做好站内外的隔离，还需要做好针对站内转移电位的隔离措施。变电站内部可能成为故障电流回流路径而出现较高的暂态地电位升的接地引下线(典型如避雷线接地引下线和变压器中性点接地引下线等)属于站内转移电位危害的高风险点，应重点巡视和整改，除了加强与主接地网连接的电气导通性之外，还要保持与站内低压线路和草坪等足够的距离，或者接地引下线加装绝缘套管等，还要做好延长引外金属导体(如油色谱在线监测装置的输油管道)与沿线金属接地体之间增强绝缘的措施隔离。

结束语：

变电站是电力系统的核心枢纽，其运行的稳定性会对电网系统的安全性和稳定性起到至关重要的作用。在变电站中，直流系统作为一个拥有极高独立性的电源系统，其肩负着向其他系统组成部分提供电源的重要职责，其所处环境复杂多变，在一定程度上增大了排查和解决直流系统接地故障的难度。

参考文献：

[1]邢晓敏,陈成,佟邢宇,张鹏宇.基于IEC61850的临时接地线综合管理系统研发[J].东北电力大学学报,2021,38(03):46-51.

[2]裘森强,李永腾,余敏,阮耀,曹二兵,郑昌盛,韩杰锋,杨文美.工作接地线安全管理系统的研究与应用[J].电力设备管理,2022(09):125-126+135.

[3]邓烨.直流系统接地故障分析与处理[J].电气开关,2022,55(01):101-103.

[4]刘友强,游德华.变电站直流系统接地原因分析及故障查找[J].大众用电,2022,34(8):30-31.

[5]黄祖委.变电站直流系统接地故障检测系统研究[D].广州:广东工业大学,2021.