电力系统中变电站直流系统接地故障的分析
摘要: 变电站直流系统发生接地故障可能会引起信号回路、控制回路、继电保护和自动装置回路误动作，导致电力系统不能安全正常运行。

快速正确地对故障进行分析和处理，而且要及时对直流系统的故障产生原因进行排查并做好故障发生预防工作，是保证电力系统安全运行的关键。

文章在直流系统接地分类的基础上，阐述了直流系统接地故障的类型和特点，研究了处理故障的方法，介绍了故障的危害。

关键词：变电站直流系统；接地故障；处理
1 引言
电力系统的一个重要组成部分就是变电站，变电站电力系统的安全稳定运行直接影响电网的供电质量，而且还关系到整个电网系统的安全稳定。

然而，变电站的设备问题则是电网安全运行的关键，如果不能及时并有效地对设备问题进行分析和处理，会很可能造成大面积停电，对人们的生产、生活造成危害和损失。

由于变电站直流系统几乎分布在变电站的任何角落，范围十分广泛，所以直流系统接地故障的发生几率很高，将直接威胁到电力系统的安全运行。

综合而言，正确、快速地对接地故障进行分析和处理至关重要。

2 变电站的直流系统概述
变电站的直流系统，与人体的血管相似，遍布变电站的室内和场内，保证着电力系统的可靠安全运行。

直流系统发生故障失灵时，断路器将因为失去跳闸的直流电源而不能跳闸切除故障，强大的短路电流将烧坏主变压器等等重要电器设备，造成灾难性的后果。

直流系统为供给继电保护、控制、信号、事故照明、交流部间断电源、计算机监控等直流负荷，35kV及以上的变电站应装设由蓄电池供电的直流系统。

直流系统的用电负荷极为重要，对供电的可靠性要求很高。

直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的决定性条件之一。

3 变电站直流系统接地分类
（1）按接地点分类。

直流系统依接地点类别不同可分为多点接地和一点接地。

多点接地是指发生两点以及两点以上接地，然而一点接地就是指单点接地发生在一组直流系统中。

一般情况下，绝缘检测装置在多点接地与一点接地都可以发出正确的告警，但是多点接地可能会发生不正确选线情况，然而一点接地能避免这种情况从而正确选线。

而且直流系统一点接地不会对保护装置的运行产生影响，但是现场工作人员需要对多点接地利用其它方法来分析查找故障回路。

但一点接地时，若超过4 h内则构成障碍。

为了防止两点接地的出现，要视接地点情况判断和分析，一般要求尽快查明故障点并加以排除直流系统多点接地对保护装置的影响。

图1、图2 、图3为典型多点接地示意图。

图1 多点接触1 图2 多点接触2
图3 多点接触3
（2）按极性分类。

按极性分类有正、负极接地和两极同时接地以及接地极别的转换四种分类。

负极接地时，是指直流系统内负极接地。

如图2和图3中，若S1继电器原始状态为励磁，则d2处出现的就是第二种接地。

直流系统内如果正极接地就属于正极接地。

如图2和图3中，若S1继电器状态失去磁而发生改变，则d2接地点出现的就是正极接地。

不同的是如果一组直流系统内两极同时接地就表现为正负极同时接地。

正、负极一极接地时接地极别都能由一般绝缘监测装置选取。

然而绝缘监测装置在正、负极同时接地时，可能出现选取接地极别错误的情况。

而两者的相同点在于负极接地可能是一点接地，而不会出现多点接地，多点接地如图1。

相对的正负极同时接地时，控制回路会发生误动或拒动，及保护装置可能会受到危害。

转换对一个接地点，接地极别在二次回路是静态不动的时候，表现出一定值不变，即为第四种接地故障。

但同一接地点一旦二次回路出现继电器状态改变可能表现出另一极别接地。

4 直流系统接地故障类型、特点以及危害
4.1 直流系统接地故障类型和特点
当直流系统发生多点高阻接地故障时，直流系统的总绝缘电阻会逐步降低，多点接地时，电阻低于整定值，则会发出接地告警。

当施工不小心或者图纸设计不合理，或者有关设备经过多次改造，导致某一个设备被多个电源点引来负电源或者正电源，这样就会产生了多分支接地。

有源接地是指通过一端是接地的交流常压交流电源或电压互感器引起的接地。

直流系统正极或负极通过电阻单点接地。

就表现为无源电阻性接地。

通过直流拉路查找可以处理这种在运行中的直流接地故障决大多数情况出现的接地方式。

多分支接地通过拉闸几乎不可能找出接地支路，这种情况比多点接地更麻烦。

发生有源接地故障时，功率很大，应特别关注对保护系统影响，是最严重的故障现象。

由于故障发生时电压较高，保护和控制设备常常会被烧损。

发生此类直流系统引起的接地故障情况后应立即进行查找。

4.2 直流系统接地故障危害
如果直流系统仅仅是一点接地，一般不会对二次回路造成事故，则对应的负接地可能导致断路器的拒跳闸，正接地可能导致断路器误跳闸。

如果有两点接地，可能发生造成直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源外，还可能造成自动装置、信号、继电保护误动或拒动，在复杂保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接，不能动作跳闸，致使越级跳闸，造成事故扩大。

5 直流系统接地故障分析处理
5.1 瞬停法
如果用瞬停法查找故障，对于直流母线上操作、保护、信号回路较重要的馈电分路，容易造成查找过程中相关设备与线路失去保护电源。

可以将故障所在的母线进行有序的移动与切换，在检测重要分路接地故障时，在另一母线上监视“直流母线接地”信号是否消失，查出接地点在哪一个分路。

5.2 用直流绝缘监察装置
在直流盘上使用绝缘监察装置检查测量正、负极对地电压，判明接地故障的极性。

负极接地状态表现为如果在测量过程中出现负极对地电压没有电压值，而正极电压为电源电压的数值情况，则说明系统处于完全接地状态。

当直流系统处于接地绝缘良好的状态时，正、负极对地电压几乎为零，即没有电压。

反之，在测量过程中则会出现一极接地电压较高而一极接地电压较低的情形，说明可能是一些不完全接地故障。

如果正极无电压而负极有电压，则说明装置中的正极接地或可能出现了故障。

5.3 用直流接地选线装置
检查分析主要是用便携式直流接地检测仪的钳形表沿该分路的小母线检测接地电流，但是要先根据直流接地选线装置判断是哪条分路出现故障，当检查到接地电流消失时，前面小母线下的分路存在接地。

如果直流系统有2段及以上的母线，各段母线都有直流电源时，可以经倒闸操作拉开母线分段刀闸。

若有接地电流，此时可用钳形表测各直流专用空开的上桩头，检查该专用直流回路，当接地回路存在环路时，接地选线装置会报两条或以上分路接地，用直流盘上的绝缘监察信号转换开关，检查故障在哪一段母线范围内，而后再在有故障的范围内进行查找。

进一步可测出哪一根接线有接地情况。

但便携式直流接地检测仪不能直接找到故障点，这时必须首先检查环路。

5.4 转移负荷法
变电站现场直流端子与交流端子必须用空端子隔离开，应严禁交、直流同缆，转移负荷法检查直流母线各分路中有无故障。

该方法主要应用于不太重要的馈电分路，对所需检测的分路进行有序的短路断开，若断开某一分路时接地信号消失，测正、负极对地电压恢复正常，则接地故障点就在此分路范围之内。

6 结束语
保证变电站直流系统运行的安全、可靠。

防止不该发生的故障或事故，确保二次系统的稳定运行，直流系统接地故障是二次系统中较复杂的故障，详细了解直流系统接线，掌握正确方法，并做好相应的预控措施,灵活运用各种仪器、仪表，保障直流系统安全稳定运行。

参考文献：
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