论直流系统环网故障判断及查找技术

摘 要：该文简要分析了直流系统环网故障产生的原因及危害，并提出了解决现有环网故障的措施。阐述两套独立运行直流系统是否存在环网故障的判断方法，分析环网故障产生对直流系统造成的影响，总结环网故障的处理的方法，供大家参考，以提高直流系统安全运行的水平。

关键词：直流系统 环网 故障 查找 处理

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（c）-0047-02

在变电站电力系统中，为提高直流电源系统供电可靠性，广州地区110 kV及以上电压等级的变电站均采用双充双蓄（即两组蓄电池及充电设备）的直流供电方式，将负荷大致平均分配给两套独立供电的直流系统。对于重要负荷，则分别从两套直流系统经空气开关引出馈线，分别选择一组直流系统进行供电。南方电网公司直流系统规范严格规定两套直流系统须独立运行，但实在际运行中，由于设计、施工、运行过程中倒负荷操作、直流系统绝缘降低等原因，均可能造成环网故障现象（即两套直流系统存在一点或多点电气连接），这样给变电站电力系统的安全运行带来严重的影响。

1 环网故障形式与危害

根据两套直流系统电气连接的性质不同，可将环网故障分为：双极环网、正极环网、负极环网、异极性环网4种类型。

（1）当双极环网故障时，当两套蓄电池并列运行时，因由于制造工艺等原因，既使是同一厂家，同一批次的蓄电池，其容量和自放电率都存在差异。在相同浮充电压情况下，必将导致一组蓄电池欠充电，另一组蓄电池过欠电。无论欠充电还是过充电，都将会大大缩短蓄电池的使用寿命。且因两套直流系统的参数差异，可能产生很大的环网电流，当该环网电流通过较小供电电缆线径环网时，将会引起电缆长期过载发热，严重时引起火灾，造成非常严重的后果。因两套直流系统并列运行，其中一组发生直流接地时，另一组也会发生接地故障。

（2）当正极环网、负极环网故障时，两套直流系统并列运行即出现环网故障，则直流系统拥有2个平衡桥电阻，根据电路原理可知：这样会降低接地的实际电阻值，使直流系统接地电阻值必实际接地值要小，会大大降低了接地告警灵敏度，因不能及时告警，可能使直流系统长期带有接地故障运行。

（3）当异极性环网故障时，如某继电器的电源线跨接I段母线的正极与II段母线负极之间，当存在寄生回路或联络线时，该继电器能够正确动作。但当断开某些联络线或拆除了寄生回路，此时需要该继电器动作，由于该继电器已经没有工作电源，将产生拒动，并在动作瞬间造成I段母线正极接地与II段母线负极接地。

2 判断直流环网故障方法

在变电站运行的直流系统中判断是否存在环网故障的常规方法有以下3种：

2.1 负荷电流法

变电站一般运行情况下，直流系统负荷是大致均匀的分配到2段直流母线供电，充电机处在浮充状态时，提供本段负荷电流，从几安培至十几安培。如果发现其中一段母线充电机正常负荷电流偏小或为零，则可以判断为有环网故障，且是正负极同时直接环网，即电阻为零的环网故障。该环网故障大多由两套直流系统同时合上空开向同一负载供电的导致的。

2.2 电压调节法

可以在安全的情况下，任意调高其中一套直流系统充电机输出电压，如果另一套直流系统电压随之升高，并出现充电机输出电流减少，则可判断存在有两极环网故障。如果被调高电压的直流系统，正极电压升高，而负极电压基本不变，说明有正极环网；反之，负极电压升高，而正极电压基本不变，有正极环网。

2.3 直流接地法

当直流系统发生接地故障告警时，如果两套直流总是同时出现接地故障，则可说明存在环网故障。如接地极性相同，表明是同极性环网（包括单极和两极环网），如两段母线接地极性相反，表明为异极性环网故障。在变电站直流系统没有发生直流接地的情况下，也可以采取人为接地方法，即在任意段母线的负极与大地之间，接入100 kΩ以上的电阻，此时，如果另外一段母线的负极对地电压同时降低，则说明存在环网故障。

2.4 实时告警法

现在已有公司开发了专门针对环网故障的检测设备，现场只需将两段母线及大地接入该装置，当两套直流系统任何地点发生电气连接现象，都能及时检测并告警，具有正极环网、负极环网、两极环网及异极性环网检测和告警功能。可大大减少环网故障运行时间，及环网故障查找的难度，对预防直流系统的故障引起的电力系统事故发生，具有十分重要的作用。

以上前3种方法均需运行运行维护人员到现场观察，甚至要调节直流系统电压和模拟接地故障，不但要求运行维护人员具备一定的经验，并且难以保证判断所有的环网故障。即使按规定对直流系统定期检查，也无法及时发现直流系统出现的环网故障，环网故障的危害可能依然存在。因此，方法4为最好，能够实时检测环网故障，及时发现直流系统环网故障。

3 环网故障的查找方法

3.1 回路查找法

对可能产生环网的直流支路核对标识及图纸回路走向等逐一排查，找出引起两段直流环网的二次回路进行查找，拉开电源后，通过通路法和摇测绝缘便可找出环网点。该方法要求检修人员有较强的回路查找能力及经验，较难快速查找故障。

3.2 拉路法

根据负荷的重要性，依次短时拉开直流屏所供直流负荷各回路。当切除某一回路时环网故障消失，则说明故障就在该回路之内。继续运用拉路法，就可以进一步确定故障在此回路的哪一支路当中。该方法比较直接，但是可能存在直流回路标识不清晰而误拉空开，造成保护或测控装置失电的危险。

3.3 便携式仪器查找法

应用某公司生产的“直流系统环网故障带电查找仪”产品进行查找。将“直流系统环网故障带电查找仪”信号源（如图1所示）接入任系统的一段母线，装置检测完系统状况后，将在所有的环网回路加入一个特征信号，在使用手持器检测两段母线的所有馈线支路，并记录下环网故障馈线支路，确定环网支路后再分级查找。该方法具有可以快速定位故障，有效避免上述两种方法的缺点，现场可操作性强等优点，值得推广使用。

4 直流环网处理故障方法

（1）对于两段母线中，给同一负载供电的环网支路，直接断开其中一个空开，即可解除该环网。

（2）对于两段母线中，给不同负载供电的环网支路，从接信号源的母线中的环网支路开始向负载方向查找环网点，当环网信号流向另一段母线时，即为环网故障点。对照图纸该负荷属于那段母线就将其接回所属母线。

（3）对于查出是寄生回路，将其拆除即可。

5 结语

综上所述，变电运行维护部门必须要充分的认识到直流系统环网故障存在对直流系统带来的影响及危害，在日常运行和检修工作中要严格执行南方电网公司的运行管理规范，严把审图及验收关，杜绝在新建、扩建或技术改造的施工过程造成直流系统环网的情况出现，一旦在维护或消缺中发现直流系统环网应及时查找并解除，建议在直流系统安装环网告警装置做到直流系统环网故障产生时及时发现，以便快速处理。

参考文献

[1] 何郁，漆柏林.直流接地引起断路器跳闸的原因分析及对策[J].继电器，2001，29（11）：50―51.

[2] 李冬辉，蔡旭，邹宝兰.微机直流系统绝缘监视装置及测量方法的研究[J].电子测量与仪器学报，2000，14（3）：37―39.

[3] 蔡旭.直流系统接地故障检测新原理及装置[J].华北电力大学学报，1998，25（1）：96―100.

[4] 李立伟，邹积岩.直流系统接地电阻检测仪的研究与实现[J].测控技术，2002，21（10）：27―29.

[5] 苏凤飞，郗缠琦，古育贤.变电站直流系统运行的改进措施[J].陕西电力，2009，37（9）：68-71.

[6] 徐林峰，徐玉凤，张曼诗.继电器线圈接地故障现象分析[J].电力系统保护与控制，2008，36（17）：84-86.