淺談變電站直流接地故障的排除

1、淺談變電站直流接地故障的排除摘要：隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的不斷完善，整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面越來(lái)越大,直流系統(tǒng)接地技術(shù)也變得更加復(fù)雜,其運(yùn)行的穩(wěn)定性一直都是技術(shù)人員密切關(guān)注的問(wèn)題。我們主要從接地技術(shù)的故障原因和查找方面入手，對(duì)故障的排除進(jìn)行分析,并舉出工程實(shí)例,一圖片的形式解釋了故障的危害，并借此分析直流接地系統(tǒng)故障的解決方法,對(duì)需要應(yīng)用的對(duì)策做出總結(jié)，希望在今后的變電站運(yùn)行過(guò)程中，能夠?qū)?shí)現(xiàn)可靠運(yùn)行和安全運(yùn)行關(guān)鍵詞:直流系統(tǒng)；接地故障；故障原因；故障排除一、引言發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)所連接的設(shè)備多，線路復(fù)雜，在運(yùn)行的過(guò)程中，由于受到外部環(huán)境的影響，電纜及其接頭都出現(xiàn)不同的老化問(wèn)題，極易發(fā)生直流故障。直

2、流接地故障對(duì)變電站的運(yùn)行有較大的危害，正接地也許會(huì)引發(fā)跳閘的情況，負(fù)接地則可能造成斷路器拒動(dòng)。一些地區(qū)由于直流接地的故障，引發(fā)了不少的事故和危險(xiǎn)。因此，實(shí)踐中，我們要不斷分析發(fā)生障礙的原因，以便進(jìn)一步提高變電站直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。直流系統(tǒng)是變電站系統(tǒng)中的重要部分,它要給繼電保護(hù)設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的直流電源,而繼電保護(hù)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行是保障電力設(shè)備安全和防止及限制電力系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間大面積停電的最主要設(shè)備。如果直流電源無(wú)法安全穩(wěn)定的運(yùn)行，整個(gè)繼電保護(hù)設(shè)備也不能有效的保護(hù)電力穩(wěn)定供應(yīng)。直流系統(tǒng)主要是由蓄電池、充電機(jī)及其附屬設(shè)備、饋線、事故照明等組成的。直流系統(tǒng)是接地最多的,所以，在系統(tǒng)的運(yùn)行中，這

3、也是出現(xiàn)故障的關(guān)鍵點(diǎn)。現(xiàn)新建變電站的直流系統(tǒng)中均裝有直流接地巡檢儀,其巡檢裝置在一般情況下均能報(bào)出接地情況,檢測(cè)出接地線路,在拉路查找時(shí),由于時(shí)間短,而接地巡檢儀反應(yīng)比較慢,所以應(yīng)有專人用萬(wàn)用表對(duì)地測(cè)量,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)。對(duì)于直流接地的查找只能視具體情況,遵循一定原則認(rèn)真查找。二、直流系統(tǒng)接地的定義（一）直流系統(tǒng)接地定義當(dāng)直流系統(tǒng)的正極或負(fù)極與大地之間的絕緣水平降到某一整定值或低于某一規(guī)定值時(shí),稱為直流系統(tǒng)接地；當(dāng)正極絕緣水平低于某一規(guī)定值時(shí)稱為正接地；當(dāng)負(fù)極絕緣水平低于某一規(guī)定值時(shí)稱為負(fù)接地。（二）直流系統(tǒng)接地產(chǎn)生原因直流系統(tǒng)是個(gè)不停歇的長(zhǎng)期供電系統(tǒng),線路多，整體負(fù)荷大,同時(shí)還會(huì)受到外界環(huán)

4、境的影響，這些因素都會(huì)引起電纜老化、接線端子老化、元件損壞以及設(shè)備本身等問(wèn)題，導(dǎo)致絕緣水平下降。通常來(lái)將，運(yùn)行的時(shí)間越久，接地的可能性就越大。一般有以下幾種分類:(1)電纜、設(shè)備、元器件老化造成絕緣水平下降,特別是遇到大雨、濃霧等特殊天氣引發(fā)直流系統(tǒng)接地,天氣好轉(zhuǎn)時(shí)可能會(huì)消失；(2)設(shè)備檢修或改造施工等原因造成直流系統(tǒng)回路線頭松動(dòng)、脫落并碰觸金屬外殼,造成直流系統(tǒng)接地；(3)變電站二次裝置燒毀等情況引起直流系統(tǒng)接地,此類情況常常伴有保護(hù)動(dòng)作,開(kāi)關(guān)拒跳、拒合以及焦糊味等情況。三、直流系統(tǒng)常見(jiàn)接地故障類型及其原因變電站直流系統(tǒng)接地故障按故障極性分為正母線接地和負(fù)母線接地；按故障點(diǎn)數(shù)分為一點(diǎn)接地、兩

5、點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地；按故障發(fā)生持續(xù)性分為轉(zhuǎn)換性故障和持續(xù)性故障；按接地程度分為金屬性接地和非金屬性接地。直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障往往同多種原因引起，但總結(jié)起來(lái)主要有人為和自然兩方面因素。人為因素如工作人員在二次回路帶電工作，使直流電源碰到接地部分；人為的機(jī)械力造成電纜損傷，使帶電芯線與屏蔽層碰到一起。如果是直接接地還比較容易發(fā)現(xiàn)，但像芯線絕緣損傷等不一定立即發(fā)出接地信號(hào)，等到天氣發(fā)生變化，濕度增大后就可能引起接地。此外，在改造、檢修過(guò)程中接錯(cuò)電纜芯號(hào)，使電纜一端接直流電源，另一端作為備用芯而不作任何保護(hù)處理，一旦備用芯碰到設(shè)備外殼，也會(huì)造成接地故障。自然因素如設(shè)備質(zhì)量不良，直流系統(tǒng)絕緣老化等可能引發(fā)

6、接地；雨天或霧天導(dǎo)致室外的直流系統(tǒng)絕緣降低可能引發(fā)直流接地；室外開(kāi)關(guān)場(chǎng)電纜其保護(hù)鐵管中容易積水，時(shí)間長(zhǎng)了可能造成接地；變壓器的非電量回路，因變壓器滲油或防水不嚴(yán)，造成絕緣損壞引發(fā)接地；設(shè)備端子受潮或積有灰塵等造成絕緣降低引起接地；斷路器的操作線圈、電笛、電鈴等，若引線不良或線圈燒毀后絕緣破壞引發(fā)接地。四、直流系統(tǒng)接地的危害當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí),由于沒(méi)有短路電流,熔斷器不會(huì)熔斷,仍可繼續(xù)運(yùn)行,但運(yùn)行人員必須及時(shí)處理,否則,當(dāng)發(fā)生另一點(diǎn)接地后,便可能構(gòu)成接地短路,造成繼電保護(hù)、信號(hào)、自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng),或造成直流保險(xiǎn)熔斷,使保護(hù)及自動(dòng)裝置、控制回路失去電源。在復(fù)雜的保護(hù)回路中同極兩點(diǎn)接地,還可

7、能將某些繼電器短接,不能動(dòng)作于跳閘、越級(jí)跳閘,以至損壞設(shè)備,造成大面積停電,從而造成系統(tǒng)瓦解的嚴(yán)重后果?，F(xiàn)以圖2為例說(shuō)明直流接地的危害。當(dāng)圖中a點(diǎn)與c點(diǎn)同時(shí)有接地出現(xiàn)時(shí),等于+wc、-wc通過(guò)大地形成短路回路,可能會(huì)使熔斷器fu1和fu2熔斷而失去保護(hù)電源;當(dāng)點(diǎn)與c點(diǎn)同時(shí)有接地出現(xiàn)時(shí),等于將跳閘線圈短路,即使保護(hù)正常動(dòng)作,yt跳閘線圈短路,即使保護(hù)正常動(dòng)作,yt跳閘線圈也不會(huì)起動(dòng),斷路器就不會(huì)跳閘,因此在有故障的情況下就要越級(jí)跳閘;當(dāng)a點(diǎn)與b點(diǎn)或a點(diǎn)與d點(diǎn),同時(shí)接地時(shí),就會(huì)使保護(hù)誤動(dòng)作而造成斷路器跳閘。五、直流系統(tǒng)接地預(yù)防措施(一)變電站運(yùn)行維護(hù)單位應(yīng)定期進(jìn)行防雨、防潮、防異物的日常檢查工作，

8、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)消除。陰雨天氣時(shí)應(yīng)加大設(shè)備的檢查次數(shù)，并重點(diǎn)檢查易發(fā)生接地的重點(diǎn)部位，發(fā)現(xiàn)受潮或進(jìn)水應(yīng)立即處理。(二)質(zhì)量控制施工單位在施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量和工藝，并對(duì)回路進(jìn)行檢查測(cè)試,尤其是進(jìn)行絕緣試驗(yàn)。發(fā)生接地后及時(shí)更換損傷電纜。(三)仔細(xì)檢查施工單位在回路改造時(shí)應(yīng)仔細(xì)核實(shí)每一根線，不用的回路及時(shí)拆除，并在二次安全措施票和圖紙中詳細(xì)反映。(四)注意防潮變電站運(yùn)行維護(hù)單位應(yīng)定期對(duì)蓄電池室通風(fēng)，并在蓄電池室采取有效的防潮措施。(五)加強(qiáng)監(jiān)管招標(biāo)采購(gòu)時(shí)嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)質(zhì)量不佳的產(chǎn)品堅(jiān)決抵制，對(duì)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、元件老化嚴(yán)重的設(shè)備應(yīng)及時(shí)更換?？傊?，直流系統(tǒng)接地防范對(duì)直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行極為重要，要不斷提高

9、認(rèn)識(shí)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，有效地查處接地、防范接地，以保證設(shè)備的健康運(yùn)行，確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。2直流接地故障處理的原則和方法六、故障處理的原則(一)處理故障過(guò)程中嚴(yán)禁二次回路有人工作，查找和處理必須由兩人及以上同時(shí)進(jìn)行，處理時(shí)不得造成直流短路和另一點(diǎn)接地，使故障進(jìn)一步擴(kuò)大。處理過(guò)程中應(yīng)做出具體的安全措施，避免造成保護(hù)誤動(dòng)作。(二)故障判斷先微機(jī)后人工、先外后內(nèi)、先次后重、先信號(hào)再控制，即在處理故障時(shí)先檢查由直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置查詢到的故障支路。如果沒(méi)有絕緣監(jiān)察裝置或發(fā)現(xiàn)絕緣監(jiān)察裝置提供的判斷有誤，再進(jìn)行人工查找。故障點(diǎn)查找的范圍一般先考慮室外，因?yàn)槭彝馐墉h(huán)境影響比較大，室外排除了再找室內(nèi)。在回路方面先檢查

10、對(duì)安全影響較小的信號(hào)回路，然后再檢查控制回路；采用拉回路的方法時(shí)，要先拉次要的負(fù)荷回路，再拉重要回路。七、故障處理的方法變電站的直流系統(tǒng)是蓄電池組與浮充電裝置并聯(lián)供給直流負(fù)荷的運(yùn)行系統(tǒng)，正常情況下，直流電源的正、負(fù)母線對(duì)地是絕緣的。直流系統(tǒng)接地故障往往在運(yùn)行多年的變電站經(jīng)常發(fā)生，對(duì)于運(yùn)行環(huán)境差，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的設(shè)備，發(fā)生故障的機(jī)率更高。下面總結(jié)幾種查找故障點(diǎn)的方法。（一）絕緣監(jiān)察裝置查找法.目前，微機(jī)型絕緣監(jiān)察裝置在直流系統(tǒng)得到了普遍運(yùn)用，它是直流系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線監(jiān)視的重要設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視并數(shù)字顯示出直流系統(tǒng)的正常工作電壓、母線對(duì)地絕緣狀況等信息。其工作過(guò)程是各分支回路的絕緣監(jiān)測(cè)用一低頻信號(hào)源作為發(fā)

11、生器，通過(guò)耦合電容向直流系統(tǒng)正負(fù)母線發(fā)送交流信號(hào)，用一小電流互感器同時(shí)套在各出線支路的正、負(fù)出線上。由于通過(guò)互感器的直流分量大小相等、方向相反，產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵消，但通過(guò)發(fā)生器發(fā)送給直流母線的低頻交流電壓信號(hào)，伏值相等，方向相同。這樣在小互感器二次就能反映出正、負(fù)母線的對(duì)地絕緣電阻和分布電容的向量和，然后取出阻性分量經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器送到中央處理器進(jìn)行分析處理，最后顯示結(jié)果值。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，處理器對(duì)每條線路所采集的信號(hào)進(jìn)行分析，判斷出故障線路號(hào)及接地電阻值，自動(dòng)完成查找接地支路的功能，這為接地點(diǎn)的進(jìn)一步準(zhǔn)確定位提供了幫助。絕緣監(jiān)察裝置的最大優(yōu)點(diǎn)在于它在不切斷直流回路負(fù)荷的情況下進(jìn)行查尋，因此

12、提高了直流系統(tǒng)供電的可靠性。對(duì)于多點(diǎn)非金屬性接地，這種方法也是非常有效的。但對(duì)于這些接地點(diǎn)中存在一個(gè)或一個(gè)以上的金屬性接地點(diǎn)時(shí)，該裝置只能先查到金屬性接地支路。因?yàn)樾盘?hào)源發(fā)出的信號(hào)已被這條金屬性接地支路短接，其它支路不再有信號(hào)通過(guò)，只有先將金屬性接地支路查出，才能查詢其它的非金屬性接地支路。（二）瞬時(shí)拉路法根據(jù)負(fù)荷的重要程度，依次短時(shí)拉開(kāi)直流屏所供各回路直流負(fù)荷。當(dāng)切除某一回路時(shí)故障消失，則說(shuō)明故障就在該回路之內(nèi)，繼續(xù)運(yùn)用拉路法，可進(jìn)一步確定故障在此回路的哪一支路中。此方法需要逐步拉掉各條支路，因此大大降低了直流供電的可靠性，如有重要負(fù)荷無(wú)法停電，則必須使用供臨時(shí)電源先轉(zhuǎn)移負(fù)荷，且要考慮到備用

13、臨時(shí)直流電源的容量。八、結(jié)束語(yǔ)直流接地故障特別是一點(diǎn)接地故障發(fā)生以后，一般不會(huì)馬上引發(fā)不良反應(yīng)，因此，容易被工作人員視忽視，以為不會(huì)發(fā)展成兩點(diǎn)故障或引起繼電保護(hù)等裝置的誤動(dòng)作，從而放松了警惕，導(dǎo)致故障影響范圍擴(kuò)大，后果嚴(yán)重。所以快速、安全地查找到故障點(diǎn)非常重要。而這個(gè)查找的過(guò)程，就是對(duì)變電運(yùn)行人員的考驗(yàn)過(guò)程，也是經(jīng)驗(yàn)的積累和學(xué)習(xí)的過(guò)程。不斷總結(jié)、積累直流接地故障方面的經(jīng)驗(yàn)，便可逐步提高這方面的技術(shù)水平，將接地故障引起的損失降到最低。參考文獻(xiàn)：1張曉毅,王志強(qiáng).變電站直流接地故障的分析與查找j.中國(guó)電力教育,2008,(s1).2李海波.變電站直流接地人工查找方法的分析與流程化j.云南水力發(fā)電,2008,(01).3沈從樹(shù).淺談變電站直流接地故障點(diǎn)的查找j.河南電力,2008,(0