广东电网有限责任公司阳江供电局广东阳江529500
摘要：直流系统作为变电站系统的一个重要组成部分，直流系统接地是常见的故障，需要给予重视。本文简要介绍了变电站直流系统的事故类型及其危害，以及直流绝缘检测装置的构成原理，对直流接地常见故障原因分析及处理进行了探讨，并提出了几点改进措施，旨在为实现直流系统的安全可靠运行提供一些参考作用。
关键词:变电站；直流系统；常见故障；处理
引言
变电站是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。在变电站中，直流系统主要被用作设备控制、保护、信号指示、自动装置和事故照明等电源，其可靠与否是变电站安全运行的保证，因此被称为变电站的“心脏”。但是，直流系统在运行过程中由于受各方面的影响，经常会发生接地故障，严重时可能引发保护装置拒动、误动等现象的发生，给电网的安全运行带来较大危害。为此，有必要对变电站直流接地故障问题加强重视，尤其是要提升对直流系统接地故障的处理质量。本文对变电站直流接地常见故障与处理进行了探讨，希望对相关工作能够有所借鉴。
1.事故类型及其危害
假如直流系统存在一点接地，那么绝缘检测装置会报出接地告警信息。如果直流系统存在两点接地，就有可能使熔断器熔断，直流电源发生短路，甚至使保护装置拒动或者误动。假如直流系统存在一点接地，那么二次设备并不会受到影响，仍能够继续正常工作，等待运维人员及时处理。见图1，假如A点存在一点接地，其他点（B、C、D、E）再存在第二点接地，有可能造成的后果如下。
图1直流系统两点（多点）接地
(1)假如B点存在第二点接地，直流系统正、负极会发生短路，将会使熔断器FU熔断，这时控制回路会失去直流电源。
(2)假如C点存在接地，那么KA1、KA2触点会被短接，这时线圈KM左侧带正电，使得KM常开触点闭合，跳闸线圈Y2带电后，断路器跳开。因为设备本身并没有发生短路，所以称这种现象为误动。进一步讲，当D点或E点存在第二点接地，都可能使线圈Y2带电，断路器跳开。
(3)当B点首先存在一点接地，C点或E点紧随其后，它们中任何一个发生第二点接地时，如果这时继电保护装置动作，会引起短路，断路器会发生拒动。所以，由于各种原因存在一点接地时，应及时消除故障，避免发生严重后果。
图2绝缘检测装置原理图
2.直流绝缘检测装置的构成原理
绝缘检测装置检测原理如图2所示。正常工况下，直流系统正、负两极对地的绝缘电阻由于装置内阻，在由构成的四臂电桥中满足电桥平衡条件。因为A点与大地的电位相同，所以电压表指示为零。信号继电器KS两端无电压，则不动作。如果正、负极中任何一个发生直接接地，或者对地绝缘电阻降低，这时R3与R4不再相等，所以由公式得出，电桥平衡被打破，A点与大地存在压降，当达到信号继电器KS动作值时，报出接地告警信息。
3.直流接地常见故障原因分析及处理
3.1室外二次回路直流接地常见故障原因分析及处理
气候变化是造成直流接地的主要原因之一，比如雨水天气、下雪天气及潮湿天气等。由于变电站很多一次设备（变压器、开关、刀闸等）多暴露在户外场地，因为设备密封不严，可能会导致相关设备的二次回路污秽严重、受潮、甚至进水，这种情况往往会引起直流系统接地。
3.1.1遥信回路常见故障原因分析及处理
图3和图4分别为变电站遥信回路示意图、遥信回路示意图。图3刀闸的辅助接点通过电缆接至端子箱，然后通过长电缆接入保护室的测控装置，800（公共端）和801为刀闸辅助接点的编号；图4中+XM、-XM分别为测控装置的正电和负电，从图4中可以看出场地设备有4对辅助接点通过长电缆引入主控室测控装置。
图4遥信回路示意图
场地设备共有4对接点通过长电缆引入主控室测控装置，其中3对已闭合，1对处于打开状态。当名为801的辅助接点在场地内，由于天气原因接地后（首先检查绝缘检测装置，这种情况绝缘检测装置会告警，断开报警支路的空气开关，如果故障消除，则判断是外接回路有接地现象，然后排查外接二次回路的接地点，并及时排除故障），具体处理步骤如下:
(1)所在间隔的测控屏内，在端子排处甩开经场地来的长电缆800（公共端，场地4对辅助接点在端子箱处并接，引出1根接入测控装置），这时正接地应转变为负接地。
(2)由于引入测控装置的公共端800从电源侧断开（无+XM），接地点通过回路反送负电，这时会发生负接地。
(3)继续在测控屏处甩线，当801、802、803端全部甩开后接地故障消失（绝缘检测装置电压、对地绝缘电阻恢复正常）。造成此现象的原因是3个闭合接点公共端800打连，如当仅甩开801时，接地点会通过闭合接点802或803与负极构成回路，仍处于负极接地状态。
(4)上述过程已能判断出，直流接地由801、802、803中的辅助接点引起，将从测控屏甩开的电缆线恢复。考虑到3对辅助接点的公共端800打连地点一般在场地端子箱处，因此可以采取在端子箱依次甩线的方法排查故障。例如，先同时甩开第一组接点的800和801，如果接地故障消除，接地点就是800和801；如果故障未消除，开始甩开第二组接点的800和802，依次类推，直至接地故障消除。
3.1.2变压器本体压力释放二次回路发生直流接地
因为变压器压力释放阀一般不装设防雨帽，当遇到雨水天气时，容易引起压力释放辅助接点进水，发生直流接地，这时需从本体端子箱将压力释放辅助接点电缆线甩开，待辅助接点风干后恢复接线。
3.1.3全直流系统对地绝缘不良
此类型故障多发生于室外一次设备锈蚀严重、或是二次电缆绝缘质量差的变电站。发生故障时，切断单一直流馈线后，接地现象不会立即消失，对地电压、对地绝缘电阻可能有一定程度恢复，且切断其他单个直流馈线开关情况类似。这时需从直流系统集中监控装置检查各馈线支路的泄漏电流值，如果出现多个支路泄漏电流值越限，说明全直流系统对地绝缘不良。
3.2室内二次回路常见故障原因分析及处理
随着高压电网的快速发展，高压输变电设备继电保护实现双重化配置，反措要求两套设备的电源应分别取第一组蓄电池和第二组蓄电池电压。
(1)2组蓄电池组分别供电的直流系统，不允许正常运行时，出现长时间合环运行。一般情况下220kV及以上变电站的直流系统，每一套直流系统对应1组蓄电池组，当由于人为原因误将合环点闭合时，每一套直流系统都通过各自的绝缘检测装置接地，所以合环后相当于1套直流系统多了1个接地点，造成2组直流系统同极性串电，直流系统都会发接地报警信号。
(2)直流系统II的正电与直流系统I的负电通过二次回路串接。如图5所示，+XM为第二套直流系统的正电，-XM为第一套直流系统的负电，800和801为某220kV间隔刀闸辅助接点，接入测控装置时，本应采用第一套直流系统的正负电，但是错接为第二套直流系统的正电和第一套直流系统的负电，当刀闸辅助接点处于闭合状态时，两套直流系统会报接地报警信息。
因为两套直流系统之间的串接电阻R远小于平衡桥电阻RS，从式（1）可知约等于R/2。带入式（5）可得：直流系统II段正极对地电压约等于0，相当于直流系统II段正极直接接地。由上述推到过程可知，当直流系统I段的负极通过小电阻与直流系统II段的正极串电后，两套直流系统均会发出直流接地告警信号。通过以上分析，可进一步得知：当串接回路电阻由小电阻变为大电阻时，令R＝RS，得到直流系统I段的负极对地电压约等于55V，直流系统II段的正极对地电压同理；如果直流系统I、II段之间没有串接回路电阻R，相当于电阻值为无穷大，由式（1）和式（2），得R1＝R2＝RS，根据式（4）可得直流系统I段负极对地电压约等于110V，没有发生接地现象；同理，直流系统II段正极对地电压同样正常。
3.3直流系统内部发生直流接地故障
蓄电池、充电设备、直流馈线柜等直流设备组成电力系统中变电站的直流电源系统，简称直流系统。如果接地点出现在充电设备中，或存在于蓄电池组内部，或存在于直流母线上，一般情况处理过程如下。
(1)拔掉绝缘检测装置所有接线，接地消除则可判断是装置故障，若拔掉装置所有接线接地现象仍然存在，则需判断是否柜内有接地现象。
(2)应进行如下操作：关掉集中监控装置，断开交流电，抽出所有充电模块，接地现象如果消失，则判断是某个充电模块内部有接地故障；否则，将所有充电模块恢复，送交流电。
(3)待充电模块工作正常后拉电池开关，解掉电池回路检查接地是否消失，若消失则是电池回路有接地，检查电池连接线是否碰到机壳、电池是否漏液等。
3.4严防交流串入直流故障
当发生交流串入故障时，如图9所示，交流系统为中性点接地系统，R1、R2为平衡电桥电阻，C1、C2分别为直流系统正负母线对地等效电容。电容具有通交流阻直流的特性，正常运行时相当于开路，当交流串入后，交流电通过C1和信号继电器KS对地形成回路，KS继电器动作，直流系统接地告警。交流串入不仅可能会造成直流系统接地故障，严重时还将通过长电缆的分布电容启动中间继电器，例如主变非电量中间继电器，造成开关误动。
4.改进措施
查找直流接地要关注天气变化，如果发生雨水、降雪天气，此时出现直流接地几乎可以肯定是户外设备引起，运维人员在处理故障时应注意以下几点。
(1)根据季节变化，在雨季来临前，注意加强现场巡视，密切关注端子箱、机构箱的封堵情况，有问题及时处理。
(2)在发生直流接地告警信息的同时，是否伴随其他异常信号的产生（可以从调度监控员或变电站后台监控机获得），运维人员一定要密切关注。
(3)如果需拉、合装置电源、控制电源、遥信电源时，应提前与调度部门联系。
(4)当达到直流绝缘检测装置的告警设定值时（如电阻小于25kΩ），装置会报出具体接地的馈线支路，方便运维人员快速处理。如果绝缘检测装置仅发出接地告警信息，没有报具体的馈线支路，尽量选用“直流接地查找仪”查找接地支路，降低采用拉路法造成的隐患（如某间隔测控装置电源断开后，重新上电时装置液晶屏无法点亮，电源插件故障，进一步扩大故障范围）。
5.结束语
综上所述，直流系统的可靠是变电站安全运行的保证，对变电站的安全运行起着至关重要的作用。因此，分析直流接地常见故障原因，并针对不同类型的直流接地故障提出处理方案具有重要意义。在实际生产运行中，运维人员有必要了解直流系统的事故类型，并要充分了解掌握各种常见直流接地故障的原因以及处理方法，以提高现场处理突发事件的能力；同时，工作人员也要不断总结经验，努力提高自身素质，加强全过程控制，使直流接地故障实现可控和再控，从而确保变电站直流系统的安全、可靠、稳定运行。
参考文献:
[1]魏强,王海峰.变电站直流系统接地故障查找与处理方法思考[J].中国科技博览.2014(19):30
[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.2016,23（9）：59-61