變電站常用的直流系統(tǒng)有220V和110V兩種。當(dāng)絕緣正常時(shí)，直流系統(tǒng)正負(fù)極對(duì)地電壓平衡;而當(dāng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，由于直流系統(tǒng)本身是不接地系統(tǒng)，正負(fù)極電壓正常，二次設(shè)備運(yùn)行仍然可以運(yùn)行，但因?yàn)殡娙蓦娏鞯拇嬖冢词故且稽c(diǎn)接地，也可能造成開關(guān)誤動(dòng)。當(dāng)發(fā)生第二點(diǎn)接地時(shí)，開關(guān)誤動(dòng)或者是直流回路短路的幾率更大。在日常的工作中應(yīng)做好防止發(fā)生直流接地故障的措施，發(fā)生直流接地故障時(shí)應(yīng)盡快排查，消除故障。
一、直流接地故障檢測(cè)儀的工作原理
傳統(tǒng)的直流系統(tǒng)接地監(jiān)測(cè)是利用不平衡橋原理來檢測(cè)接地故障。正常時(shí)，正負(fù)極對(duì)地電壓平衡，繼電器不會(huì)動(dòng)作;假設(shè)負(fù)極接地，通過大地連通，使繼電器動(dòng)作，發(fā)去接地信號(hào)。
目前大多數(shù)絕緣監(jiān)測(cè)儀分成常規(guī)監(jiān)測(cè)和支路監(jiān)測(cè)兩個(gè)階段工作。常規(guī)監(jiān)測(cè)是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流母線對(duì)地電壓，當(dāng)絕緣下降到相應(yīng)定值時(shí)發(fā)信報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)支路監(jiān)測(cè)，向外發(fā)去低頻信號(hào)，若為支路接地，其支路上的互感器應(yīng)感應(yīng)到低頻信號(hào)，將此信號(hào)送回監(jiān)測(cè)儀計(jì)算出接地阻抗，再分離出阻性和容性電流，即可計(jì)算出該支路的接地電阻和接地電容值。
二、直流接地故障檢測(cè)儀接地故障的排查方法
1. 工作前準(zhǔn)備
首先準(zhǔn)備好以下儀器，能確保安全和提高排查的速度。萬用表(內(nèi)阻不少于2kΩ/V)、絕緣搖表(1kV)、變電站直流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖、鉗表、直流接地故障查找儀。
直流接地故障查找儀的工作原理是在直流母線上與大地間加入高頻交流電壓，使高頻電流經(jīng)接地點(diǎn)。
鉗表用來測(cè)量各分支回路，如檢測(cè)到有高頻信號(hào)，即該回路是接地回路，沿回路跟蹤即可找出故障點(diǎn)。
變電站直流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖繪出了直流各個(gè)分支的走向、環(huán)網(wǎng)刀閘的具體位置和環(huán)網(wǎng)狀態(tài)等，為繼保人員、運(yùn)行人員提供直觀的、清晰的直流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)情況，對(duì)于提高事故搶修效率，快速排除故障，以及運(yùn)行人員的正確快速的事故處理十分重要。
2.排查方法
(1)排除思維
查找過程始終采用排除思維，首先確定故障的大范圍，然后逐步縮小范圍進(jìn)行排查。
可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的天氣情況、變電站內(nèi)是否有其他班組工作、變電站監(jiān)控信息、運(yùn)行人員反映信息等情況進(jìn)行排查。如果是雨雪天氣，就可考慮故障是否存在于戶外設(shè)備，包括戶外端子箱、接線盒、戶外的儀表。監(jiān)控系統(tǒng)的信息也可以作為判斷信息。比如接地故障發(fā)生的時(shí)間正好與某開關(guān)合閘(或分閘)的時(shí)間相差很近，則該開關(guān)控制回路應(yīng)重點(diǎn)檢查。目前采用最多的是拉路法和使用直流接地查找儀排查的方法，兩者也是排除思維。使用直流接地故障查找儀，比較簡(jiǎn)單方便，但是直流接地故障查找儀有時(shí)會(huì)因?yàn)榻拥仉娙葸^大造成誤判，另外其輸出信號(hào)過強(qiáng)也使直流波紋系數(shù)超標(biāo)，影響保護(hù)和自動(dòng)裝置的運(yùn)行，在一些特殊情況下可能會(huì)造成開關(guān)誤動(dòng)。我們?cè)谑褂弥绷鹘拥毓收喜檎覂x應(yīng)檢查儀器是否會(huì)影響運(yùn)行中的保護(hù)，才能使用。否則建議還是使用拉路法。因?yàn)槔贩ㄊ亲罨尽⒔?jīng)濟(jì)的方法，其安全性也是可控的。有些接地故障采用拉路法，效率會(huì)更高。因此下面將對(duì)拉路法的使用和注意事項(xiàng)做詳細(xì)介紹。
(2)拉路法介紹.
拉路法的原則是先拉非重要負(fù)荷，比如事故照明、信號(hào)電源、通訊電源等，再拉重要的負(fù)荷，如保護(hù)控制電源、切換電源、遙控電源、自動(dòng)裝置電源等。切換蓄電池組來排除是電源屏接地還是外部回路接地也屬于拉路法。
將拉路法分為逐一拉路法和全部拉路法。
傳統(tǒng)的逐一拉路法是逐個(gè)將饋線開關(guān)退出(退出時(shí)間不得超過3秒)，判斷后立即恢復(fù)饋線開關(guān)，但也不能太快，太快了會(huì)造成對(duì)回路元件的沖擊，造成元件損壞。該法優(yōu)點(diǎn)是對(duì)重要設(shè)備停電時(shí)間少，縮短了設(shè)備失去保護(hù)的時(shí)間;缺點(diǎn)是不能排除某些接地故障，如故障回路存在寄生回路、不同間隔發(fā)生多點(diǎn)接地、環(huán)路供電回路發(fā)生接地等情況。
全部拉路法是將饋線開關(guān)逐個(gè)拉開，暫時(shí)不恢復(fù)，直到切除故障點(diǎn)使系統(tǒng)正常后，才逐個(gè)恢復(fù)饋線開關(guān)，這樣可以排除因?yàn)榧纳⒍帱c(diǎn)接地、環(huán)路供電方式造成判斷困難的問題，同時(shí)也能區(qū)分是電源屏接地還是其外部回路接地的故障。實(shí)際操作時(shí)，先將非重要負(fù)荷的饋線開關(guān)逐個(gè)退出，如果故障還未排除，不再恢復(fù)，再切重要負(fù)荷的饋線開關(guān)，直到系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常。恢復(fù)時(shí)，先恢復(fù)重要負(fù)荷饋線開關(guān)，在恢復(fù)過程繼續(xù)檢測(cè)系統(tǒng)電壓，如果系統(tǒng)又接地，說明剛恢復(fù)的饋線間隔也存在接地點(diǎn)。這方法既可以排除寄生問題、多點(diǎn)接地故障以及環(huán)路供電方式的回路故障，也清楚判斷是電源屏接地還是外部回路接地。缺點(diǎn)是設(shè)備失去保護(hù)的時(shí)間比逐一拉路法的時(shí)間長(zhǎng)。
(3)確定間隔后的排查方法
確定某個(gè)饋線間隔存在接地點(diǎn)，采用拉路法，可以分別切開其分路開關(guān)來排除。以220kV線路開關(guān)間隔為例，在正常情況下，1M、2M直流母線都供給線路保護(hù)屏，這兩路直流電壓是相互獨(dú)立的，不應(yīng)有寄生，我們需拉開有接地故障的直流母線上的分路空開(信號(hào)電源、操作電源、保護(hù)裝置電源)來排除。根據(jù)負(fù)荷的重要性來選擇，所以可優(yōu)先拉掉信號(hào)電源，如果接地故障還存在，接地點(diǎn)可能在保護(hù)及控制回路上。對(duì)控制回路進(jìn)行排查，就要評(píng)估二次回路檢修的影響，必要時(shí)申請(qǐng)將一次設(shè)備轉(zhuǎn)冷備用或檢修。根據(jù)間隔的情況布置安全措施后，可以用帶電拆除接線的方法進(jìn)行排除，也可以通過斷開控制電源后、使用絕緣搖表測(cè)量回路絕緣的方法進(jìn)行排除。一般建議采用后者，因?yàn)閹щ姴鹁€排除法具有一定風(fēng)險(xiǎn)，容易造成兩點(diǎn)接地，也存在人身傷害風(fēng)險(xiǎn)，需格外小心，一般不要采用。
對(duì)控制回路的查找，首先確定故障點(diǎn)是在保護(hù)屏還是在開關(guān)側(cè)，可以將保護(hù)屏到開關(guān)場(chǎng)地的二次電纜解開，用搖表測(cè)量?jī)刹糠值慕^緣，縮小故障范圍。需要解開那些電纜，因根據(jù)回路確定，拆開的二次線，應(yīng)能夠?qū)⒒芈贩殖瑟?dú)立的部分，甚至幾個(gè)對(duì)立回路，這樣排除，對(duì)于判斷是十分有效的。
如果接地點(diǎn)在保護(hù)屏上，拔出插件，檢查操作插件外觀，再測(cè)量屏內(nèi)所有二次回路絕緣，如果絕緣好，那接地點(diǎn)就在插件上。如果屏內(nèi)回路仍然存在接地故障，那就應(yīng)對(duì)該屏內(nèi)接線及端子排進(jìn)行排查。
如果接地點(diǎn)在開關(guān)場(chǎng)地方向，應(yīng)到開關(guān)端子箱排查，根據(jù)接地的回路，逐一解開端子上電纜芯，分別測(cè)量絕緣進(jìn)行排除，縮小故障范圍。開關(guān)場(chǎng)地的接地點(diǎn)很多，有可能是二次電纜、開關(guān)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的輔助接點(diǎn)、計(jì)數(shù)器、繼電器、電路板，也可能是刀閘機(jī)構(gòu)箱內(nèi)部。
3.注意事項(xiàng)
(1)使用合格儀器。使用電子式絕緣電阻表前，應(yīng)檢查電池是否足夠，因?yàn)殡娏坎蛔銜?huì)影響其輸出功率，致使測(cè)量數(shù)據(jù)存在誤差;采用高阻萬用表，避免造成直流系統(tǒng)第二點(diǎn)接地。
(2)使用直流接地故障查找儀時(shí)應(yīng)退出絕緣監(jiān)控裝置，避免絕緣監(jiān)控裝置的接地點(diǎn)對(duì)接地查找儀發(fā)出的信號(hào)分流，影響測(cè)量準(zhǔn)確度。
(3)使用接地查找儀前應(yīng)檢查其輸出功率。通過接地查找儀查找接地具有無需對(duì)二次回路進(jìn)行改動(dòng)、無需退出保護(hù)工作電源等優(yōu)點(diǎn)，十分方便，但是由于其工作原理是對(duì)直流母線發(fā)出交流信號(hào)，若信號(hào)太強(qiáng)會(huì)對(duì)二次設(shè)備造成影響，對(duì)本來故障的直流系統(tǒng)造成更大的損害。所以接地查找儀的輸出功率對(duì)直流母線的波動(dòng)影響應(yīng)控制在5%以內(nèi)。
(4)使用拉路法時(shí)，應(yīng)通知調(diào)度值班人員，經(jīng)批準(zhǔn)后執(zhí)行;要做好防止保護(hù)誤動(dòng)、監(jiān)控失電的安全措施;要對(duì)解開的電纜芯，斷開的電源空開、保險(xiǎn)等進(jìn)行記錄，避免恢復(fù)接線時(shí)錯(cuò)誤或遺漏。
(5)如果是電纜芯接地，更換電纜芯時(shí)，除了測(cè)量對(duì)地絕緣外還要測(cè)量電纜芯之間的絕緣，以判斷電纜是否存在線間絕緣下降缺陷。
三、防止直流接地故障檢測(cè)儀直流接地發(fā)生的措施
1.設(shè)備元件絕緣老化盡快更換。直流接地故障較多發(fā)生在運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的變電站，如二次電纜接地、二次設(shè)備元件老化、電容器爆裂漏液、指示燈座絕緣下降等。絕緣老化的設(shè)備隱患只有通過更換的方法處理。
2.拆除一些不必要存在的二次回路及設(shè)備。有些二次回路及設(shè)備雖已停用，但卻沒有退出直流電源，日常缺少維護(hù)，容易造成絕緣下降。比如已實(shí)現(xiàn)無人值班的變電站保留的一些公用信號(hào)回路、光子牌、閃光回路、屏頂直流母線、端子排上遺留的接線頭、甚至舊的二次電纜也沒有拆除，留下接地隱患，也是接地故障產(chǎn)生的主要原因。建議將這些回路全部拆除。
3.做好防潮措施。戶外端子箱、戶外開關(guān)的機(jī)構(gòu)箱、CT與PT上的接線盒、主變的瓦斯繼電器、溫度表、油位計(jì)等戶外設(shè)備因?yàn)樵趹敉忾L(zhǎng)期受陽(yáng)光照射，以致密封膠老化，容易受潮，造成內(nèi)部元件接地。建議對(duì)這些設(shè)備定期進(jìn)行防水檢查，增加防雨罩，和使用密封材料封漏。同時(shí)做好加熱器的管理維護(hù)，定期檢查溫控器以及加熱板，特別施工期間，加強(qiáng)對(duì)加熱器電源停用的戶外端子箱巡視管理，和做好防潮措施。一些分相開關(guān)的機(jī)構(gòu)箱、刀閘機(jī)構(gòu)箱沒有安裝加熱器也應(yīng)改造。
4.加強(qiáng)工程施工管理，避免遺留隱患。比如電纜頭制作時(shí)電纜芯受損;電纜芯與柜門的位置過近致使關(guān)門時(shí)夾傷電纜芯;電纜芯與戶外端子箱的外殼太近，暴曬使得端子箱外殼發(fā)熱，電纜芯受熱使得絕緣下降接地;粗暴施工造成電纜絕緣層損傷等。這些隱患不一定立即顯現(xiàn)，有可能待天氣炎熱、下雨、受到震動(dòng)時(shí)才會(huì)造成絕緣下降，發(fā)生直流系統(tǒng)接地。消除這些隱患，這需要在工程施工時(shí)加強(qiáng)驗(yàn)收管理，文明施工，避免留下隱患。
四、關(guān)于直流接地故障檢測(cè)儀的結(jié)束語(yǔ)
因?yàn)橹绷飨到y(tǒng)在變電站的重要性，直流系統(tǒng)接地故障作為緊急缺陷處理往往消耗繼電保護(hù)工作人員大量精力，也嚴(yán)重影響電網(wǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文介紹的直流接地排查方法為繼保工作人員進(jìn)行直流接地排查提供參考。直流接地查找的方法各有優(yōu)點(diǎn)，我們應(yīng)根據(jù)情況合理使用。同時(shí)，我們應(yīng)做好事前控制，做好防止直流接地的措施，盡可能減少直流接地的發(fā)生，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行的可靠性。
