摘要：在電力技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，電力系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜度逐漸增加，直流系統(tǒng)的應(yīng)用也更加廣泛。在電力系統(tǒng)中，變電站直流系統(tǒng)是電能傳輸和配電的重要組成部分。但是直流系統(tǒng)接地故障是電力系統(tǒng)運行中常見的問題之一。接地故障不僅可能導(dǎo)致設(shè)備的損壞，還會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。因此，對于變電站直流系統(tǒng)接地故障的深入分析和有效處理顯得尤為重要。將深入探討變電站直流系統(tǒng)接地故障的發(fā)生原因、故障類型以及相應(yīng)的處理策略，旨在為電力工程技術(shù)人員提供有關(guān)直流系統(tǒng)接地故障問題的全面參考。

關(guān)鍵詞：變電站直流系統(tǒng)接地故障電力系統(tǒng)

中圖分類號：TM63

AnalysisandHandlingofGroundingFaultsinSubstationDCSystem

JIANGMeina

BeijingChangfengXinlianEngineeringManagementCo.，Ltd，BeijingCity，100039China

Abstract：Inthecontextofthecontinuousdevelopmentofpowertechnology，thescaleandcomplexityofpowersystemsaregraduallyincreasing，andtheapplicationofdirectcurrent（DC）systemismoreextensive.Inpowersystem，substationDCsystemisanimportantpartofpowertransmissionanddistribution.ButDCsystemgroundingfaultisoneofthecommonproblemsinpowersystemoperation.Groundingfaultsmaynotonlycauseequipmentdamage，butalso?;affectthestabilityandreliabilityofthepowergrid.Therefore，in-depthanalysisandeffectivehandlingofgroundingfaultofsubstationDCsystemareparticularlyimportant.Itwilldelveintothecauses，types，andcorrespondinghandlingstrategiesofDCsystemgroundingfaultinsubstations，inordertoprovideacomprehensivereferenceforpowerengineeringtechniciansonDCsystemgroundingfault.

KeyWords：Substation;DCsystem;Groundingfault;Powersystem

在新能源大規(guī)模接入的形勢下，直流系統(tǒng)逐漸成為電力傳輸?shù)闹匾绞?，直流系統(tǒng)具有輸電損耗小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，然而由于其特殊的電氣性質(zhì)，一旦發(fā)生接地故障，可能對整個電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響。在變電站直流系統(tǒng)中，接地故障分析是維護系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。接地故障可能源于設(shè)備缺陷、操作不當、環(huán)境影響等多種原因，其及時準確的分析對于保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性具有重要作用，需要明確故障類型與主要成因，以此為基礎(chǔ)采用相應(yīng)的處理策略，從而確保故障問題能夠得到及時有效處理。

1變電站直流系統(tǒng)的接地故障類型

1.1有源接地故障分析

有源接地故障是指在電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)中性點通過有源元件與地之間發(fā)生短路，形成接地故障，有源接地故障包括有源直流接地故障和有源交流接地故障。由于有源元件的存在，有源接地故障時，系統(tǒng)中的電流波動較為劇烈，會引起電力系統(tǒng)的瞬時不穩(wěn)定，且有源接地故障會導(dǎo)致系統(tǒng)中性點電位升高，可能影響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運行，同時有源接地故障還可能導(dǎo)致系統(tǒng)電壓波動明顯，對電力設(shè)備造成影響。在有源直流系統(tǒng)中，單相接地故障是最為常見的類型，是指系統(tǒng)中的一個極性導(dǎo)體與地之間發(fā)生短路，形成單相接地故障，該故障會導(dǎo)致系統(tǒng)電流的不對稱，可能對電力設(shè)備造成損壞；雙相接地故障是指系統(tǒng)中的兩個極性導(dǎo)體同時與地之間發(fā)生短路，形成雙相接地故障，該類故障通常較為嚴重，會導(dǎo)致系統(tǒng)電壓波動較大，對電力設(shè)備產(chǎn)生嚴重影響。圖1為電纜有源接地故障簡圖。

1.2電阻性接地故障分析

電阻性接地故障是指電力系統(tǒng)中，直流系統(tǒng)的正、負極之一通過一個電阻性元件與地之間發(fā)生短路的故障，故障通常設(shè)備的絕緣破損、接地電阻升高等原因引起。由于是通過電阻性元件接地，電流波動相對較小，不像短路故障那樣電流劇烈波動，電阻性接地故障會導(dǎo)致系統(tǒng)中性點電壓升高，會對設(shè)備和系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生不利影響，且電阻性接地故障的發(fā)展通常較為緩慢，不同于瞬時的短路故障。

1.3多分支接地故障分析

多分支接地故障是指直流系統(tǒng)中同時存在多個分支發(fā)生接地故障的情況，分支可能是并聯(lián)的電路、設(shè)備或線路，其同時發(fā)生接地故障會導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜性增加，難以準確定位和及時處理。由于多個分支同時接地，使得故障分析和處理變得復(fù)雜，不同分支的接地可能由不同原因引起，需要全面考慮各個分支的狀態(tài)和故障情況；多分支接地故障的發(fā)生使得故障的定位變得相對困難，不同分支之間可能相互影響，故障點的確定需要綜合考慮各個分支的運行狀態(tài)和接地情況[1]。

2變電站直流系統(tǒng)接地故障原因

2.1設(shè)備元件損壞或性能下降

變電站直流系統(tǒng)中的絕緣材料，如電纜絕緣、開關(guān)設(shè)備絕緣等，隨著長時間的運行和電力負荷的作用，其絕緣材料可能發(fā)生老化，絕緣老化導(dǎo)致絕緣強度降低，增加設(shè)備發(fā)生接地故障的風(fēng)險；導(dǎo)電元件，如電流互感器、電流開關(guān)等，經(jīng)過長時間的使用也容易出現(xiàn)老化，導(dǎo)電元件老化會導(dǎo)致電流測量不準確、接觸電阻增大等問題，增加了接地故障的可能性。

2.2設(shè)備設(shè)計存在缺陷

在設(shè)備元件制造過程中，材料的質(zhì)量問題可能導(dǎo)致元件的內(nèi)部存在隱患，材料缺陷會引發(fā)元件在運行中的異常，最終導(dǎo)致接地故障；設(shè)備元件的制造工藝不當，如焊接不牢固、裝配不準確等問題，也可能使設(shè)備元件在運行中發(fā)生故障，增加接地故障的風(fēng)險。

2.3環(huán)境因素

直流設(shè)備通常安裝在室外，惡劣的氣候條件如高溫、潮濕、強風(fēng)等可能對設(shè)備產(chǎn)生不利影響。例如：高溫會使設(shè)備散熱不暢，潮濕可能導(dǎo)致絕緣擊穿，從而引發(fā)接地故障；在海邊或化工廠附近，大氣中的鹽分或化學(xué)氣體容易引起設(shè)備金屬部件的腐蝕，加速設(shè)備元件的老化，進而增加接地故障的風(fēng)險[2]。

2.4設(shè)備元件不當操作

對設(shè)備進行過載操作可能導(dǎo)致設(shè)備元件損壞，例如：直流設(shè)備中的整流器、逆變器等元件在長時間高負荷運行下容易受到損傷，從而引發(fā)接地故障；設(shè)備頻繁開關(guān)可能導(dǎo)致接觸器、斷路器等開關(guān)設(shè)備磨損，增加設(shè)備元件故障的風(fēng)險，進而引發(fā)接地故障。

3變電站直流系統(tǒng)的接地故障分析及處理措施

變電站直流系統(tǒng)的接地故障類型多樣，原因復(fù)雜，如果不能有效預(yù)防或及時處理，將會給變電站造成極大影響。因此，在此情況下，變電站運維檢修工作人員應(yīng)了解接地故障檢測方法，實施檢測分析，為后續(xù)的故障處理打好基礎(chǔ)。

3.1故障診斷方法

3.1.1經(jīng)驗分析方法

經(jīng)驗分析是診斷接地故障中最為簡單的方式，操作人員通過觀察直流系統(tǒng)的運行狀態(tài)，尋找異?，F(xiàn)象，如設(shè)備發(fā)熱、電流波動等，從而初步判斷可能存在的接地故障；查閱設(shè)備運行日志也屬于經(jīng)驗分析法，運行日志中記錄了設(shè)備的運行參數(shù)、維護情況等信息，通過分析數(shù)據(jù)可以找到接地故障的原因，從而確定故障的位置和性質(zhì)[3]。

3.1.2拉路查找方法

拉路查找是一種常用的故障定位方法，采用隔離法，通過逐一隔離直流系統(tǒng)的分支，觀察隔離后系統(tǒng)的運行狀態(tài)，找到引起異常的分支，從而確定接地故障的位置；短接法是通過在系統(tǒng)中逐一短接元件，觀察短接后系統(tǒng)的反應(yīng)，找到引起異常的元件，進而確定接地故障的位置，該方法需要謹慎操作，以免對系統(tǒng)產(chǎn)生更大的影響。

3.1.3在線檢測方法

熱成像技術(shù)是一種常用的在線檢測法，通過紅外熱像儀對直流系統(tǒng)設(shè)備進行掃描，檢測設(shè)備表面溫度的分布情況。接地故障通常會導(dǎo)致設(shè)備局部溫度升高，通過熱成像技術(shù)可以及時發(fā)現(xiàn)異常熱點，幫助精確定位故障點。高頻電流法是一種在線檢測接地故障的先進技術(shù)。通過監(jiān)測直流系統(tǒng)中的高頻電流信號，可以發(fā)現(xiàn)潛在的接地故障，該方法對于早期故障的檢測具有較高的靈敏度，有助于提前采取措施，防止故障進一步發(fā)展[4]。

3.2故障處理措施

3.2.1有源接地故障處理

當有源接地故障發(fā)生時，需要迅速隔離故障點，防止故障擴散，隔離可以通過直流系統(tǒng)的隔離開關(guān)或隔離器來實現(xiàn)，通過及時隔離故障點，可以減少故障對系統(tǒng)的影響，降低事故擴散的風(fēng)險；隔離故障點后，需要對相關(guān)設(shè)備進行仔細檢修，檢查有源接地故障引起的設(shè)備損壞情況，修復(fù)或更換受損設(shè)備，并對隔離開關(guān)、隔離器等設(shè)備進行檢查，確保其正常運行，為系統(tǒng)的恢復(fù)提供有力支持。在隔離有源接地故障的同時，可以利用備用電源為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源支持，緩解故障對系統(tǒng)運行的沖擊，保障重要設(shè)備的正常運行。此外，繼電保護是識別和隔離接地故障的關(guān)鍵，合理配置差動保護、過電流保護等繼電保護裝置，能夠及時準確地檢測有源接地故障，并迅速切除故障部分，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

3.2.2電阻性接地故障處理

針對電阻性接地故障區(qū)段，可以采用局部接地裝置將故障電流引至地，減小對系統(tǒng)的影響，局部接地裝置需要具備快速動作、可靠性高等特點；利用故障指示器等設(shè)備，可以在故障點附近迅速確定故障位置，從而加快處理速度，并利用電阻測量儀器對故障點進行電阻值測試，幫助進一步縮小故障范圍，提高處理的精確性。針對電阻性接地故障的具體原因，采取相應(yīng)的清除措施，如清除絕緣物質(zhì)、修復(fù)設(shè)備等；在修復(fù)后，進行絕緣測試，確保系統(tǒng)恢復(fù)正常并符合安全運行要求。為了避免出現(xiàn)電阻性接地故障，需要定期對直流系統(tǒng)設(shè)備進行巡視、檢修和維護，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題并進行處理，降低電阻性接地故障的發(fā)生概率，同時需要通過技術(shù)手段提高設(shè)備的抗干擾能力，減少外界因素對系統(tǒng)的影響，降低電阻性接地故障的發(fā)生可能性[5]。

3.2.3多分支接地故障處理

與其他故障處理相同，首先需要進行隔離與定位，進行局部隔離后考慮如何釋放故障電流，防止其繼續(xù)積累造成二次故障，通過設(shè)置故FEAJwCyNmrYjaLvERZhTSAx+dgYd5y8+Ain1nLQ7AP4=障點附近的阻性補償器或利用電流限制器等設(shè)備，將故障電流引導(dǎo)到地網(wǎng)中，實現(xiàn)對電流的可控釋放，能夠降低系統(tǒng)的故障電壓，減小對設(shè)備的損害程度。對于受損嚴重的設(shè)備，需要及時更替或修復(fù)，以保障系統(tǒng)的正常運行，在更替或修復(fù)設(shè)備的過程中，需要嚴格遵循相關(guān)的操作規(guī)程和安全標準，確保工作人員的安全。在完成設(shè)備更替與修復(fù)后，可以逐步進行系統(tǒng)的重啟X2YVaKIkRF4hVP7EDQKymxnHWXECTbgc6JOAixUqFAM=，重啟過程中需要對系統(tǒng)進行全面監(jiān)測，確保各個參數(shù)恢復(fù)正常；利用故障錄波器等設(shè)備，對系統(tǒng)運行過程中的波形進行實時監(jiān)測，以確保沒有潛在的問題存在。為了避免同類型故障再次發(fā)生，需要對發(fā)生的多分支接地故障進行深入的分析，總結(jié)故障的原因和處理經(jīng)驗，基于故障分析的結(jié)果采取相應(yīng)的預(yù)防措施，降低故障再次發(fā)生的概率。這包括系統(tǒng)的定期檢查、維護，以及設(shè)備的升級與改進等方面[6]。

4結(jié)語

綜上所述，變電站直流系統(tǒng)接地故障的深入分析及有效處理研究對于確保電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運行具有重要的意義。只有通過科學(xué)的研究和技術(shù)手段，才能更好地預(yù)防和解決接地故障問題，為電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化和智能化發(fā)展提供有力支持，同時促進變電站直流系統(tǒng)安全運行。

參考文獻

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