引言

 

DC系统是变电站为各种设备提供DC电源的电源设备。当变电站正常运行时，为信号、继电保护、断路器等设备提供电源；当变电站外交流电断开时，为站内备用电源供电。DC系统供电的负荷在变电站中尤为重要，对电源的可靠性有很高的要求。因此，DC系统供电的可靠性决定了整个变电站的正常运行。当DC系统故障发生在继电保护或开关电路中时，存在保护拒绝或开关跳闸的风险，可能导致事故甚至进一步扩大。在DC系统的所有故障类型中，接地故障是最常见的故障之一。

 

1直流绝缘监测装置原理

 

1.1直流绝缘监测装置的工作原理

 

DC电源系统的绝缘监测由DC母线绝缘监测和负载支路绝缘监测组成。在工作现场，母线监测和支路监测一般采用不同的工作原理。通常，母线监测保持在线状态，通过母线节点电压偏移值或母线对地绝缘电阻下降值触发支路监测。通常，支路监测保持待机状态。当母线绝缘异常时，支路监测检查，定位故障绝缘支路。

 

1.2直流支路绝缘监测原理

 

检测直流电源系统支路输出的漏电流，定位直流系统绝缘故障点，根据漏电流值判断绝缘电阻值，获取支路绝缘故障信息。

 

2.直流接地故障分类

 

2.1金属接地和非金属接地

 

根据故障性质，直流系统接地故障分为金属接地和非金属接地两类。金属接地又称小电阻直接接地，接地电阻小，一般小于几十欧姆。非金属接地接地电阻大，接地特性呈非线性变化，如半导体材料接地故障、二次接线带电暴露铜线接触金属外壳漆面、天气变化导致直流系统绝缘电阻值往复波动，绝缘监测装置难以正确选择支路，比金属接地更难找到接地。

 

2.2电源互串接地

 

电源串联接地是指与其他电源（DC或交流）接地，分为交流系统的一端进入DC系统接地和DC串联接地。DC系统通过交流电源与地面连接，称为DC接地；通过一点互联连接两个不同电池电源的DC系统，称为DC串联接地故障。

 

2.3绝缘监测装置误报假性接地

 

绝缘监测装置以电气量（漏电流）为基础，但除接地故障外，还有其他影响基础的电气量因素。例如，负荷电流变化产生不同频率的感应电流会影响绝缘监测装置，导致绝缘监测装置无法正确判断；长电缆直流系统的接地电容器在增加信号波长较短时产生较大的接地电容电流，使绝缘监测装置误判为接地支路；永久接地点断开，使绝缘监测装置失去参考地电位，测量的母线接地电压不是正常意义下的接地电压，导致接地报警信号误发。

 

3直流接地故障的处理

 

3.1经验判别法

 

根据以往消除直流故障的经验，接地故障通常发生在新运行或改造的二次设备和回路以及室外潮湿的地方，事故照明UPS采用直流输入。这些接地故障发生较多，占很大比例。当接地发生时，积极联想有时可以快速锁定接地位置。首先，找到与直流系统相关的新运行、改造、户外设备和回路，特别是关注是否有端子箱和汇控柜漏雨、堵塞不严格的地方。首先，检查这些容易发生直流接地故障的部位，通常可以用一半的努力得到两倍的结果。当汇控柜和端子箱受潮时，打开加热器或除湿器进行除湿处理。然后检查二次接线通过屏幕柜门的开关，防护不好，容易磨损二次线芯，导致直流接地。检查屏幕柜内是否有裸露的线芯，注意绝缘或更换新的二次线芯。该方法的优点是直接、快速，缺点是盲目。

 

3.2拉路法

 

拉路法是现场最简单、最常用的人工检测方法，主要用于短时间断电的非重要电路。每个支路熔断器或空气开关逐一短时间断开，用万用表测量正负极对地电压，密切观察直流电压值的变化。如果万用表测量的直流正极或负极对地电压迅速恢复正常，接地信号消失，则接地故障点可锁定在此支路范围内。根据事故照明、储能、信号、保护和控制电路的顺序，可以依次断开。结合经验判断方法，可以首先重点检查二次元件的运行环境，以及在恶劣环境条件下容易引起绝缘降低的电路。值得注意的是，直流系统环网供电应先打开环网开关，然后依次查找。拉路法的优点是操作简单，可以快速准确地定位故障支路。缺点是负荷支路必须短时停电，以保护拒绝和误动的风险。

 

3.3暂代电源法

 

临时电源法的优点是负载支路不需要停电，不需要停止保护装置的出口压板，避免直流保护误动，克服短期断电的缺点，可用于重要电路不能停电，方便发现电池、充电机、直流母线接地等非支路接地故障。缺点是人为误操作短路有负载支路失电的风险；负载支路接地无能为力，增加了直流接地和短路的可能性，延长了故障消除的时间。

 

4变电站直流系统接地故障诊断

 

4.1变电站检修施工现场重点排查

 

当发生直流接地故障时，应停止站内所有工作，全面开展作业现场调查，重点检查施工设备及其二次接线的绝缘情况。变电站作业时经常出现接地故障，主要是安全措施执行不严造成的。最常见的原因是在电缆二次接线过程中，一端与运行的直流系统连接，另一端没有绝缘包扎，容易导致电缆一端接地不包扎，导致接地故障。工作中移动的二次线应及时恢复，不能恢复的应用绝缘胶带包裹。注意检查二次电缆薄弱部位的应力，以及接地是否因严重应力而损坏绝缘。

 

4.2按先内后外的顺序进行排查

 

在检查接地故障时，应遵循先进行内部检查，然后慢慢进行外部检查的规则。根据DC监测装置和其他设备确定接地支路，并使用便携式DC探测器确定电路及其二次线路。一般来说，如果是室外故障，那么大多数问题都出现在端子箱、汇控柜上。在室外调查中，重点检查部件、机构箱、电缆线路等位置，重点检查是否堵塞不严格、潮湿、漏电、腐蚀等绝缘下降。加强端子箱、汇控柜的密封检查，及时清理灰尘，堵塞漏洞，保持箱、柜干燥整洁。

 

结束语

 

对于变电站直流系统，直流接地常见故障最严重的后果是两点接地。一点接地可能导致设备误动或拒绝；两点接地不仅可能导致设备误动或拒绝，还可能导致直流系统的熔断器熔断，使直流系统的负荷失去电源。本文所述方法为变电站直流系统接地故障的诊断提供了思路和经验参考。