变电站直流论文：系统接地故障解析及新型检测方法的研究

　　变电站直流论文：系统接地故障解析及新型检测方法的研究

　　引言

　　变电站直流系统接地故障，是指变电站直流系统的正极或负极与大地间的绝缘水平低于某一规定值，可以分为以下 2 种类型：①一点接地，即电站直流系统内发生单一接地点；②多点接地，即变电站直流系统内发生两点或两点以上接地。多点接地故障会对变电站保护装置的运行产生很大影响，可能导致保护回路误动、正负极短路、开关设备拒动等现象。因此探析变电站直流系统接地故障的查找及处理措施，具有十分重要的现实意义。

　　1 重要性

　　直流系统是组成电力二次系统的极为重要部分，直接影响通信装置、远动和继保运行的安全性与稳定性。因此，直流系统运行情况引起广泛关注。但是，电网在实际运行过程中，其直流系统接地故障会引起保护装置的误动或拒动，这些行为都会直接威胁到电网安全运行，甚至产生严重后果。只有尽快查找直流系统中存在的故障并消除该故障隐患，是相关专业人员应重视的工作内容，也是提高电力系统安全性与可靠性的重要方式。目前，变电站直流系统接地故障分析已经成为直流系统研究中的热点问题职称论文。

　　2 变电站直流系统接地故障的查找方法

　　2.1 使用“拉路法”查找故障点

　　所谓“拉路法”，是指当变电站直流系统发生接地故障后，依次断开各直流馈线，观察接地现象是否消失，从而来确定接地故障的所在馈线。当采用“拉路法”来查找变电站直流系统接地故障点时，一般先从照明回路和信号回路开始，确定无故障后，再对保护回路和操作回路进行查找。由于“拉路法”容易受到现场工作环境的影响，极大地增加了故障点查找的难度。与此同时，现场操作时还需要结合运行维护人员的经验和对现场环境的熟悉程度，力求在尽量少拉路的前提下迅速地确定故障点并进行处理。

　　2.2 使用“在线检测法”查找故障点

　　通过使用微机型直流电源检测装置，不但可以监测全直流系统对地绝缘状况，还可以对接地的极性进行判断，从而确定接地故障的所在直流馈线。微机型直流电源检测装置的内部有一低频电压信号发生器，其产生的低频电压加在直流母线和地之间。当变电站直流系统发生接地故障时，该直流馈线会流过一低频电流信号，此信号会经电流互感器传递给检测装置，经过计算就能判断出接地故障的所在直流馈线。相较于“拉路法”，“在线检测法”不需要依次断开各直流馈线就能确定故障点，因此减少了故障查找和处理所需的时间。但是目前在线检测装置的技术指标参数还不够好其选线灵敏度有待提高，并且由于直流供电网络接线的不合理，会导致在线检测装置发生误报或漏报等情况，极大制约了“在线检测法”的应用。

　　2.3 使用“自动隔离定位法”查找故障点

　　所谓“自动隔离定位法”，是指在变电站有两个或多个直流电源的情况下，将发生接地的直流系统各个馈线支路逐回切换到另一电压相同的正常直流系统，通过判断接地是否转移来确定接地故障的发生点。相较于“拉路法”，“自动隔离定位法”可以在查找过程中保持各直流馈线支路不断电，并且特别适合变电站直流系统多支路同时接地的情况。“自动隔离定位法”对多馈线支路同时接地的故障有较好的排查能力，但其缺点是操作比较繁琐。为了提高查找效率和减少对直流系统运行的影响，可以将以上 3 种方法有机地结合起来使用。

　　3 变电站直流系统接地故障案例

　　3.1 接线错误

　　2017 年 7 月，某变电站内一条 220kV 的线路保护工作结束之后，该线路便正式投入到运行中。某雨天，其直流检测装置报警，该线路出现接地故障。但是该装置未能检测出接地线路的具体情况，工作人员打开检测装置发现，装置上仅显示 220kV 的线路出现接地故障。负责检修工作的专业人员到达该处后，首先测量直流母线Ⅰ以及Ⅱ段正母电压、负母电压，数值分别为+57V、-57V。此时，工作人员可以判断其报警出现误差，但是装置显示该线路的接地电阻仅为 9kΩ，负责检修工作的专业人员利用拉合线路方式进行检查后，发现母差盘内出现短接线情况，接地电流在经过短接点以及 2 个检测装置之后，直接警报接地故障信号。由于线路中本身并不存在接地点问题，因此，正母电压与负母电压均处于正常数值。在负责检修工作的专业人员检查之后，拆除母差盘内出现的短接线，整个检测装置开始正常运行，其支路绝缘情况也恢复到正常状态中。

　　3.2 寄生回路出现问题

　　2018 年 4 月，某变电站内一条 220kV 线路在操作之后至冷备用状态，CK26 信号继电器屏幕上突然出现 48V 信号电源直流系统接地信号。专业检修工作人员到达现场后，对 CK26 信号继电器内的正母电压、负母电压进行检测，发现前者为+24V，后者为-57V。负责检修工作的专业人员认为问题原因是屏幕内部逆变电源出现故障，导致负母电压迅速上升到-57V。当负责检修工作的工作人员结束更换逆变电源工作之后，正母电压-负母电压的数值依旧没有发生改变，直流系统接地故障信号并未消失。为此，专业人员逐一检查涉及的所有信号回路，当拆开线路内部的 TV 断线信号时，直流系统接地故障信号便消失了，正母电压与负母电压恢复正常状态。检查现场接线后，专业人员发现其保护屏的操作回路内出现一个寄生回路，导致操作电源的 57V 在经过操作箱内部之后直接串入信号回路，从而出现接地故障。直流系统接地情况发生后，从现场接线图纸的内容能够明显看出整个线路在操作过程中的操作箱与端子，其中 4D196 与4D197 均属于空端子，设计在这两个空端子的部分进行有效过渡。此时若开关处于分开状态，则 57V 负电在通过 TWJb 和 TWJc 接点闭合后串入信号回路之中。由于接地故障发生过程中该线路处于冷备用状态，因此，57V负电通过 TWJ 常开接点以及 1YQJ/2YQJ 接点之后，再串入到信号回路之中，导致信号回路对地绝缘情况出现不良状态，进而出现信号回路接地问题。根据以上分析原因，检修工作人员需要对机械情况进行修改，拆除4D196、4D197 这两个空端子的内部接线，使经断路器辅助接点TV 失压信号部分能够恢复正确的接线状态。在进行修改之后，CK26 信号继电器屏内，48V 直流接地信号便会彻底消失，整个直流系统能够处于正常运行中，不会对后续应用情况产生直接影响。

　　结语

　　随着我国科学技术的进步与发展，变电站的相关使用设备更新换代速度逐渐增快，综合自动化程度不断提高。自动化变电站的建立以及直流绝缘监测技术的进步与发展，使直流系统故障分析判断能力不断提高。