變電站直流系統(tǒng)接地故障分析與處理

郉建浩 張 卓 張志強

國網(wǎng)山東省電力公司萊蕪供電公司

變電站直流系統(tǒng)接地故障分析與處理

郉建浩 張 卓 張志強

國網(wǎng)山東省電力公司萊蕪供電公司

直流系統(tǒng)支撐著變電站內繼電保護、安全自動裝置的可靠運行，但實際運行中，直流系統(tǒng)容易發(fā)生故障，必須要認真加以處理。因此，對直流系統(tǒng)接地故障必須采取早發(fā)現(xiàn)、早消除、勤防范策略。本文對變電站直流系統(tǒng)接地故障分析與處理進行了分析探討。

變電站；直流系統(tǒng)；接地故障；分析與處理

引言：

在變電站中，直流系統(tǒng)為控制、信號、繼電保護、自動裝置、事故照明及操作等提供可靠的直流電源，其正常與否對變電站的安全運行至關重要。比如，發(fā)生單點接地。雖然單點接地不引起危害，但若演變成兩點接地將造成保護誤動或拒動、信息指示不正確、熔斷器熔斷等嚴重事件。本文直流系統(tǒng)接地故障原因、危害以及如何處理進行分析。

1.直接接地的原因剖析

直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障往往同多種原因引起，但總結起來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，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、檢修過程中接錯電纜芯號，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處理，一旦備用芯碰到設備外殼，也會造成接地故障。自然因素如設備質量不良，直流系統(tǒng)絕緣老化等可能引發(fā)接地；雨天或霧天導致室外的 直流系統(tǒng)絕緣降低可能引發(fā)直流接地；室外斷路器電纜其保護鐵管中容易積水時間長了可能造成接地；變壓器的非電量回路，因變壓器滲油或防水不嚴，造成絕緣損壞引發(fā)接地；設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。

2.直流接地故障的危害

當直流系統(tǒng)發(fā)生一點接地時，由于沒有短路電流，熔斷器不會熔斷，仍可繼續(xù)運行，但必須及時處理；否則，當發(fā)生另一點接地后，便可能構成接地短路，造成繼電保護、信號、自動裝置誤動或拒動，或造成直流保險熔斷，使保護及自動裝置、控制回路失去電源。同極兩點接地，還可能將某些繼電器短接，不能動作與跳閘、越級跳閘，以致?lián)p壞設備，擴大事故范圍，嚴重威脅系統(tǒng)的安全運行。直流正極接地有造成保護誤動的可能，直流負極接地有造成保護拒動的可能。

3.直流系統(tǒng)接地故障排查

從以上的直流接地危害中，可以看出無論是正極接地還是負極接地，只要有一個接地，即對地構成了新的接地回路，要求迅速排除，否則一旦出現(xiàn)兩點或多點接地就會發(fā)生故障，乃至發(fā)生事故。從以往現(xiàn)場實際的情況和經驗所得，直流系統(tǒng)接地故障排查大致有以下幾種方法：

(一)微機絕緣監(jiān)察裝置排查法

目前在變電站中多采用微機選線型直流絕緣監(jiān)察裝置，該裝置對直流系統(tǒng)實時監(jiān)控，能夠直接測量直流系統(tǒng)正負極及各供電支路的對地絕緣狀況等信息。其原理過程大多為各分支回路的絕緣監(jiān)測用一低頻信號源作為發(fā)生器，通過耦合電容向直流系統(tǒng) 正負母線發(fā)送交流信號，用一小電流互感器同時套在各出線支路的正、負出線上。絕緣監(jiān)察裝置的最大優(yōu)點在于它在不切斷直流回路負荷的情況下進行查尋，但是如果平衡橋的電阻和切換電阻的參數(shù)設計不合理將造成直流系統(tǒng)正負極對地電壓波動過大，甚至在一點接地時導致保護控制等二次設備的出口繼電器、光耦合器誤動作。

(二)瞬時拉路法

根據(jù)負荷的重要程度，依次短時拉開直流屏所供各回路直流負荷。當切除某一回路時故障消失，則說明故障就在該回路之內，繼續(xù)運用拉路法，可進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，如有重要負荷無法停電，則必須使用供臨時電源先轉移負荷，且要考慮到備用臨時直流電源的容量。該種方法一般在新建變電站過程中、選線型裝置失效的情況可以考慮采用。

直流系統(tǒng)接地故障排查時，如果站內二次回路有在施工的或有檢修試驗的，首先應立即停止工作，拉開電源看信號是否消除。故障判斷先微機后人工、先外后內、先次后重、先信號再控制的原則。采用拉回路的方法時，要先拉次要的負荷回路，再拉重要回路。處理過程中應做出具體的安全措施，避免造成保護誤動作。

4.直流系統(tǒng)故障問題對策

為了減少直流系統(tǒng)發(fā)生接地的概率，保證直流饋線供電的可靠性，現(xiàn)總結有以下幾個建議對策：

(一)直流系統(tǒng)的設計合理化

設計科學合理是確保直流系統(tǒng)饋線網(wǎng)絡可靠供電的首要條件。設計各項指標必須滿足所屬電網(wǎng)公司直流系統(tǒng)的規(guī)范要求，滿足變電站實際負荷情況和運行狀況的需要。選擇合理的供電方式，從源頭上保證所設計的直流系統(tǒng)各參數(shù)的正確。前面所述的減小電纜的分布電容，是提高運行可靠性的有效方法。減小分布電容主要方法有減小控制電纜的長度和采用電容效應較小的電纜。工程上通常可以采取設置多個保護小室、對戶外高壓配電裝置進行GIS化改造的方法來減少控制電纜的長度；也可以用光纜代替電纜來傳遞保護跳閘信號，克服長電纜分布電容的影響。

(二)過程嚴把施工質量控制關

施工單位在施工過程中應嚴格控制施工質量和工藝，并對回路進行檢查測試，尤其是對電纜進行絕緣試驗。試驗中投運前發(fā)生接地后及時更換損傷的電纜。在改擴建施工，改造舊回路時應仔細核實拆除的電纜芯線，不用的回路及時拆除，施工時在二次安全技術措施單上反映，且完善相應的圖紙。

(三)加強對站內直流系統(tǒng)的運行維護

在日常工作中應定期對直流系統(tǒng)的運行情況進行檢查，特別是預防雨雪天氣的各箱體、接線盒、端子的防潮進水，以便及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并應結合年度的保護及自動化裝置效驗檢修，由檢修人員對相應間隔的直流回路進行預防性檢查，對運行時間長、元件老化嚴重的設備應及時更換。根據(jù)各個變電站直流系統(tǒng)的情況，制定不同的直流故障處理預案，預案一定要簡潔、適用和有針對性。

5.結語

綜上，直流系統(tǒng)運行的可靠性更是受到了更高的關注。不斷地加強對直流系統(tǒng)的運行維護分析、總結經驗，做好接地的防范措施，提高直流系統(tǒng)乃至整個電網(wǎng)供電的可靠性。

[1]張曉毅，王志強.變電站直流接地故障的分析與查找[J].中國電力教育，2015，(S1)

[2]張富剛，鄧明，董武良，韓豐收，方輝、熊樂樂.變電站二次回路常見問題對策[J].南方電網(wǎng)技術，2015，(5)