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(qiáng)

國(guó)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(qiáng)

國(guó)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(nèi)繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置的可靠運(yùn)行，但實(shí)際運(yùn)行中，直流系統(tǒng)容易發(fā)生故障，必須要認(rèn)真加以處理。因此，對(duì)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(duì)變電站直流系統(tǒng)接地故障分析與處理進(jìn)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(hào)、繼電保護(hù)、自動(dòng)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(duì)變電站的安全運(yùn)行至關(guān)重要。比如，發(fā)生單點(diǎn)接地。雖然單點(diǎn)接地不引起危害，但若演變成兩點(diǎn)接地將造成保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)、信息指示不正確、熔斷器熔斷等嚴(yán)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(jìn)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(jié)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(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)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；室外斷路器電纜其保護(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。

2.直流接地故障的危害

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，由于沒有短路電流，熔斷器不會(huì)熔斷，仍可繼續(xù)運(yùn)行，但必須及時(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。同極兩點(diǎn)接地，還可能將某些繼電器短接，不能動(dòng)作與跳閘、越級(jí)跳閘，以致?lián)p壞設(shè)備，擴(kuò)大事故范圍，嚴(yán)重威脅系統(tǒng)的安全運(yùn)行。直流正極接地有造成保護(hù)誤動(dòng)的可能，直流負(fù)極接地有造成保護(hù)拒動(dòng)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(fù)極接地，只要有一個(gè)接地，即對(duì)地構(gòu)成了新的接地回路，要求迅速排除，否則一旦出現(xiàn)兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地就會(huì)發(fā)生故障，乃至發(fā)生事故。從以往現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的情況和經(jīng)驗(yàn)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(jī)絕緣監(jiān)察裝置排查法

目前在變電站中多采用微機(jī)選線型直流絕緣監(jiān)察裝置，該裝置對(duì)直流系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠直接測(cè)量直流系統(tǒng)正負(fù)極及各供電支路的對(duì)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(cè)用一低頻信號(hào)源作為發(fā)生器，通過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。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，但是如果平衡橋的電阻和切換電阻的參數(shù)設(shè)計(jì)不合理將造成直流系統(tǒng)正負(fù)極對(duì)地電壓波動(dòng)過大，甚至在一點(diǎn)接地時(shí)導(dǎo)致保護(hù)控制等二次設(shè)備的出口繼電器、光耦合器誤動(dòng)作。

(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，且要考慮到備用臨時(shí)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(shí)，如果站內(nèi)二次回路有在施工的或有檢修試驗(yàn)的，首先應(yīng)立即停止工作，拉開電源看信號(hào)是否消除。故障判斷先微機(jī)后人工、先外后內(nèi)、先次后重、先信號(hào)再控制的原則。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。處理過程中應(yīng)做出具體的安全措施，避免造成保護(hù)誤動(dòng)作。

4.直流系統(tǒng)故障問題對(duì)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(jié)有以下幾個(gè)建議對(duì)策：

(一)直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理化

設(shè)計(jì)科學(xué)合理是確保直流系統(tǒng)饋線網(wǎng)絡(luò)可靠供電的首要條件。設(shè)計(jì)各項(xiàng)指標(biāo)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(shí)際負(fù)荷情況和運(yùn)行狀況的需要。選擇合理的供電方式，從源頭上保證所設(shè)計(jì)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(yùn)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(zhǎng)度和采用電容效應(yīng)較小的電纜。工程上通常可以采取設(shè)置多個(gè)保護(hù)小室、對(duì)戶外高壓配電裝置進(jìn)行GIS化改造的方法來減少控制電纜的長(zhǎng)度；也可以用光纜代替電纜來傳遞保護(hù)跳閘信號(hào)，克服長(zhǎng)電纜分布電容的影響。

(二)過程嚴(yán)把施工質(zhì)量控制關(guān)

施工單位在施工過程中應(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，尤其是對(duì)電纜進(jìn)行絕緣試驗(yàn)。試驗(yàn)中投運(yùn)前發(fā)生接地后及時(shí)更換損傷的電纜。在改擴(kuò)建施工，改造舊回路時(shí)應(yīng)仔細(xì)核實(shí)拆除的電纜芯線，不用的回路及時(shí)拆除，施工時(shí)在二次安全技術(shù)措施單上反映，且完善相應(yīng)的圖紙。

(三)加強(qiáng)對(duì)站內(nèi)直流系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)

在日常工作中應(yīng)定期對(duì)直流系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，特別是預(yù)防雨雪天氣的各箱體、接線盒、端子的防潮進(jìn)水，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并應(yīng)結(jié)合年度的保護(hù)及自動(dòng)化裝置效驗(yàn)檢修，由檢修人員對(duì)相應(yīng)間隔的直流回路進(jìn)行預(yù)防性檢查，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。根據(jù)各個(gè)變電站直流系統(tǒng)的情況，制定不同的直流故障處理預(yù)案，預(yù)案一定要簡(jiǎn)潔、適用和有針對(duì)性。

5.結(jié)語

綜上，直流系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性更是受到了更高的關(guān)注。不斷地加強(qiáng)對(duì)直流系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)分析、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，做好接地的防范措施，提高直流系統(tǒng)乃至整個(gè)電網(wǎng)供電的可靠性。

[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，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(duì)策[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2015，(5)