（国网山西省电力公司运城供电公司山西运城044000）
摘要：变电站直流系统是相对独立且非常重要的电源系统，在正常情况下为控制信号、继电保护及自动装置、断路器分合闸操作提供可靠的直流电源；在发生交流电源消失的事故情况下为事故照明、交流不间断电源提供可靠的直流电源。本文分析了变电站直流系统接地故障发生的原因，对变电站直流系统接地故障的查找方法及处理、预防措施进行探讨。
关键词：变电站；直流系统；接地故障
一、变电站直流系统的概述
（一）直流系统组成
变电站的直流系统作为电源设备，主要为变电站的继电保护、控制、信号、自动装置及事故照明提供可靠的直流电源，是保障变电站安全运行的决定性条件之一。它主要由交流配电、充电模块、降压装置、馈电屏、蓄电池组、蓄电池巡检仪、监控模块、绝缘监察装置、绝缘监测仪等组成。
（二）直流系统工作原理
大部分变电站直流系统都采用单母线分段的双电双充的方式，即每段母线各带一套充电装置和蓄电池组，正常运行时母联开关在断开位置。其工作原理如下：站用电两路交流输入到充电模块，并实现两路交流输入的自动切换。充电模块将输入的交流电源变换成直流输出，作为蓄电池浮、均充及直流动力母线的电源；同时通过硅降压装置将动力母线的电压切换成控制母线的电压，分配到每一直流馈线支路输出，供给各直流负荷使用。当站用交流电源失压或充电模块故障等原因导致充电模块无直流输出时，蓄电池组就作为直流负荷的供电电源。直流系统还提供给UPS电源将直流电逆变成稳压、稳频的AC220V/380V50Hz纯正弦波输出，供DCS、监控系统、自动化仪表，调度通信系统、微机系统等需要交流电的核心设备使用电源。
二、变电站直流系统接地故障发生的原因
（一）直流系统组成部分的绝缘效果不佳
由于直流系统在变电站内分布较广，涉及回路众多、复杂，系统里涉及的绝缘材料存在着老化、受损严重、质量不合格、绝缘性能差等问题，容易发生直流系统接地故障。
（二）变电站外部环境的干扰
直流系统还受到变电站所处地区的环境、天气状况，以及野生动物活动情况的影响。如果其处在潮湿且多雨的气候环境中，土壤中湿润的水分会破坏地下系统的绝缘效果，下渗的雨水会将二次接线盒中的接线桩头和外壳导通，从而造成直流系统接地故障[1]；
如果其处在野生动物活动较频繁的地区，比如在老鼠等小动物的活动聚集区。老鼠打洞会啃咬地下直流电缆的外皮，破坏绝缘层，造成电缆裸露，或者爬到带电回路上，干扰线路的正常工作，从而引起直流系统接地故障；而蜜蜂如果在室外接线盒附近筑巢，则会损坏接线盒，容易造成直流系统的直接接地。
（三）直流系统本身存有缺陷
直流系统包括的电气设备和二次回路的质量，也会影响直流系统的安全。电气设备的设计和安装不合理，容易造成设备运行错误、设备故障引起的短路等问题，造成直流接地；二次回路设计和安装不合理：带电端不够稳定、断线、安装过程中人为误碰等，都容易造成直流接地。
在进行直流系统接地故障查找及处理时，要加快直流系统接地故障消除。
（一）在对直流系统接地故障处理时，要分析此故障出现的极性，是否是天气原因、人为原因造成，在进行处理过程之前，将所有电路、设备停止工作，观察其接地信号是否消失。
（二）通过一些高科技手段进行检测，如：微机多路检测仪，通过该仪器反馈出的馈线路数进行判断；也可通过一些方式手段进行检测：瞬停法可以进行查找，在检测线路上进行切断该线路，并观察该线路上的检查装置仪表等信号，看这些信号是否直接消失，一旦信号消失直接反映出该故障点在回路上，如果信号正常说明该线路正常。这些线路查找主要原则为：先主、先户外、先重要。
（三）对于一些金属导致的故障，在线路上增加外能表进行检测，找出具体发生故障线路并进行修复。
（四）对于目前非持续性接地和非金属接地是一项困难工作，需要长期检视该状况的发生，一旦出现问题时，立即分析该线路的状况，因为出现这些状况都是时间较短，所以处理故障人员也会增大难度。这个时候就需要有经验人员进行查找。
（五）在一些线路故障下，接地点很难找到，这个时候可以采取分网法进行范围缩小，快速对直流系统接地故障进行处理。
四、预防直流系统接地故障的具体措施
（一）直流系统的设计合理化
设计科学合理是确保直流系统馈线网络可靠供电的首要条件。设计各项指标必须满足所属电网公司直流系统的规范要求，满足变电站实际负荷情况和运行状况的需要。选择合理的供电方式，从源头上保证所设计的直流系统各参数的正确。前面所述的减小电缆的分布电容，是提高运行可靠性的有效方法。减小分布电容主要方法有减小控制电缆的长度和采用电容效应较小的电缆。工程上通常可以采取设置多个保护小室、对户外高压配电装置进行GIS化改造的方法来减少控制电缆的长度；也可以用光缆代替电缆来传递保护跳闸信号，克服长电缆分布电容的影响。
（二）过程严把施工质量控制关
施工单位在施工过程中应严格控制施工质量和工艺，并对回路进行检查测试，尤其是对电缆进行绝缘试验。试验中投运前发生接地后及时更换损伤的电缆。在改扩建施工，改造旧回路时应仔细核实拆除的电缆芯线，不用的回路及时拆除，施工时在二次安全技术措施单上反映，且完善相应的图纸。
（三）加强对站内直流系统的运行维护
在日常工作中应定期对直流系统的运行情况进行检查，特别是预防雨雪天气的各箱体、接线盒、端子的防潮进水，以便及时发现异常情况，并应结合年度的保护及自动化装置效验检修，由检修人员对相应间隔的直流回路进行预防性检查，对运行时间长、元件老化严重的设备应及时更换。根据各个变电站直流系统的情况，制定不同的直流故障处理预案，预案一定要简洁、适用和有针对性。。在直流系统日常检修中，若检修人员发现设备出现损坏或性能上有所缺陷，需要及时上报并处理。同时检查端子固定情况，若发生松动则需要重新拧紧，已老化电缆需及时更换，以确保其绝缘性能。
（四）注意事故高发区，对事故处理要及时有效
要对直流系统进行全面分析，找出事故高发区，而且相关工作人员要对这些事故高发区要充分了解和掌握，对其多加关注，出现问题时可以及时处理。
五、实例分析
2017年8月暴雨后，某市110kV变电站监控报直流接地故障，故障内容为“#1直流系统接地故障”、“#2直流系统接地故障”，+KM电压降为10V，-KM电压升至110V，检查后确认是#1直流系统的接地故障。
由于该站配置有WJY-3000绝缘监测装置，但通过“支路检查”功能，均无法返回接地选线的结果，同时便携式直流接地定位装置也无法实现定位。
经反复排查，发现是由于某几条10kV间隔的线路采用了环路供电的方式，也就是从#1和#2直流电源来的两个空开都合上了，将其中一路直流电源拉开后，再通过绝缘监测仪定位出故障支路为10kV电容器。
由于本次故障发生在大雨之后，极有可能是开关柜进水造成，所以从10kV电容器开关柜处开始查找故障，逐个拉开各个直流回路，测量直流电压，当打开某条回路后直流电压恢复正常110kV，说明故障就在此处，最后经过核查电缆，发现该电容器接地刀闸的操作机构箱已严重进水，造成了电缆控制回路的正接地。
六、结束语
在当前电力系统运行过程中，变电站直流系统具有非常重要的作用，但直流系统运行过程中容易发生接地故障，而且导致故障发生的原因也较为复杂，因此在具体变电运行过程中，需要针对一些常见故障进行深入分析，以此来快速实现对故障的查找，并做好故障处理工作，确保变电站直流系统安全、稳定的运行。
参考文献：
[1]唐艳波.变电站直流系统接地故障分析与处理方法探讨[J].企业技术开发.2016（01）
[2]李刚.变电站直流系统运行维护问题分析[J].山东工业技术.2017（20）