論火電廠電氣設備常見接地故障及排查方法

趙成瑋

摘? 要：在新時代的背景下，電力資源對于保障我國經濟社會的和諧穩定發展具有重要意義。本文結合當前的火電廠電氣設備運行發展情況，多角度分析了火電廠常見接地故障情況，并結合自身從事電氣設備管理的工作經驗，提出了有針對性的火電廠常見接地故障排查方法，希望對全面增強火電廠電氣設備管理水平，保障火電廠安全運行具有一定幫助。

關鍵詞：火電廠，設備管理，接地故障，故障排查，排查方法

1 引言

在我國經濟社會快速發展的背景下，電力資源對于保障我國經濟社會的和諧穩定發展具有重要意義，也是推動我國實現偉大民族復興偉業的重要基礎。在當前的發電廠的實際運行環節，我們不能忽視電力系統中存在著這方面的問題，正是由于電力系統的故障問題，會造成部分地區建設的安全性、穩定性受到影響。從這個角度來看，我們應全面加強電力系統的檢修工作，加強有效處理影響較大的接地故障，旨在全面保障提升電廠電力系統的運行速率。

2 火電廠常見接地故障

2. 1 繼電保護二次回路兩點接地故障

如存在著二次回路絕緣老化的問題，或者造成檢修環節中的人為操作失誤，這些都會存在著互感器二次回路中存在著兩點或者兩點以上的接地問題，容易引發相應的誤動或拒動的問題。

（1）電流互感器兩點接地對保護的影響

一方面，由于存在著電流互感器兩點接地的情況，這樣會造成存在著保護拒動的情況。由于存在著兩點接地在電流互感器二次線圈兩側的情況下，這樣會造成通過大地形成回路，而存在著二次側電流分流的情況。特別是考慮到兩接地點存在著較近的距離，大都是采用直接短路保護裝置采樣回路的方式，針對過流保護工作來說，當沒有故障電流被采集的環節中，容易出現保護拒動的問題。

另一方面，由于存在電流互感器二次回路兩點接地的情況，從而容易出現誤動的情況。對于變壓器差動保護來說，在理想的狀態下滿足于變壓器的運行要求，特別是應能保障實現差動繼電器不動作的要求。如果存在著二次差動回路兩點接地的情況，特別是接地點存在著電勢差的情況，存在著故障接地電流的問題，容易存在著差動回路中的較大的不平衡電流的情況，從而引發差動保護誤動的問題。

（2）電壓互感器二次回路兩點接地對保護的影響

考慮到電壓互感器二次中性點的實際情況，當存在著二次側的兩點接地的情況，考慮到其電勢存在著差異性的情況，如果接地點有一次系統接地故障的情況，考慮到兩接地點存在較大的電勢差的情況，這樣就可以會存在著相電壓測量誤差，意味著難以反映出真實的相電壓的情況，也會影響到相應的電壓的大小以及相位。同時，在系統接地的情況下，互感器自產零序電壓也存在著變化的情況，這樣也會影響到相電壓以及零序電壓的判斷依據。

對于接地距離保護方式來說，主要是通過考慮到短路情況下的電壓、電流的動態化變化的情況，從而落實相應的兩者的比值，如果其小于整定值的情況，則存在著保護跳閘，距離越近也意味著動作時間越短的情況。從這個角度來看，結合電壓互感器以及電流互感的情況，如果存在著二次回路中的兩點接地的情況，這樣都會造成一系列的保護誤動及拒動的情況，不容忽視。

2. 2熱工回路屏蔽電纜兩端接地故障

根據相關火電廠的電力安全規范標準要求，電纜屏蔽層應明確滿足于機柜側單端接地的要求。在具體的實踐環節中，考慮到規程往往無法執行到位，再加上長期服役而造成電纜破損等問題，這樣會存在著屏蔽線雙端兩點或多點接地的情況，從而引發存在著熱工信號測量誤差的情況，難以保障系統的正常化運行。

考慮到外部電磁干擾的影響，其所產生的感應電勢會通過信號電纜而分布于電容藕合到信號線的情況，會造成一系列的干擾問題。這部分干擾信號則需要利用屏蔽層單端接地的方式，力求能消除感應電勢。如在屏蔽層雙端接地的過程中，由于兩點間的電勢差會造成環流的問題，也會存在干擾信號的情況。

考慮到熱工系統的實際情況，在進行電氣系統的測量回路中，應考慮到高壓所造成的較強的電磁干擾問題。結合相關的繼電保護裝置的規范標準要求，以及應相關的電力生產重大事故的有效應對措施來看，電氣屏蔽電纜應通過雙端接地的方式來進而有效處理干擾源。考慮到熱工系統的特點，存在著并不太明顯的電磁干擾問題，測量回路為弱電回路，這樣會造成兩點接地的環流為需要關注的內容。

2. 3 電氣二次回路兩點接地對電度表計量的影響

為了保障火電廠電能計費要求，應明確電度表的準確性要求，一般來說，電廠大都是通過單相電度表、三相四線電度表、三相三線電度表等方式。對于電度表計量誤差進行分析，主要存在的誤差情況涉及到電度表接線極性錯誤、電壓回路壓降、二次回路故障以及互感器變比選擇等方面的原因。這里從實際來看，主要涉及到互感器二次回路故障所造成的誤差。

針對電流互感器二次線圈的兩側接地來說，在開展單元采樣環節，如果采樣比實際二次電流下則會造成電度表測量的電量較低。同時，考慮到電壓互感器中性線中的兩點接地的情況，當存在著接地電勢不同的情況，則會造成存在著二次側中性點偏移而造成相電壓的測量誤差問題。

2. 4 直流控制回路接地故障

考慮到火電廠的實際電氣系統的特點，大都是選擇直流電源控制的方式來處理斷路器和部分重要輔機，同時，由于直線線路具有較廣的分布，當存在著直流系統接地的情況，則會存在開關拒跳或誤跳的問題，從而會造成火電廠安全運行目標難以實現。

分析直流接地的原因，主要涉及到的燒毀破壞分、合閘線圈、斷路器二次插頭接線開焊、斷線以及控制回路電纜外皮破損等問題。火電廠直流控制系統大都是選擇220 V電壓等級，直流接地也存在著直流負接地、直流正接地等情況。當存在著直流控制回路的一點接地的情況，并沒有任何影響，但需要立即處理，如果存在著兩點及以上的多點接地的情況，則會造成開關拒動或誤動的情況。其中，從圖1斷路器控制回路原理圖中可以看出，當存在著a，c兩點通過大地形成回路的情況，這樣就會造成繼電器線圈導通的情況，存在著開關誤合的情況。同時，如果存在著a，d點同時接地的情況，則會造成跳閘線圈導通的問題而出現開關誤跳的情況。如果存在著b、d同時接地的情況，存在短路合閘線圈的問題，容易出現開關拒跳。而b和c的同時接地意味著短路合閘線圈，而會出現開關拒合，從而存在著保險FU熔斷。

從這個角度來看，通過正極兩點接地的方式則會出現開關誤動的情況，而存在著負極兩點接地的情況，則意味著開關拒動的問題。

2. 5 防雷接地可能出現的問題

為了保障火電產電氣設備的正常化運行，我們還不應忽視火電廠防雷系統的作用，但由于在實踐中存在著防雷接地不合理、不規范施工以及維護不及時等問題，存在著一系列的接地問題。

一是，在具體的防雷接地設計的實踐中，存在著入口均壓帶設置不合理的情況，不滿意電氣裝置及接地裝置的施工規范標準，沒有合理化設置避雷針及其他接地裝置。對于如果存在雷擊的影響下，會造成升高接地點電勢的情況，合理化設置均壓帶能有效控制跨步電壓，避免出現觸電問題。

二是，在施工環節中，存在著隨意開挖敷設的情況，避雷針集中接地裝置與主接地網的接地點的距離間距不符合規范標準。結合規范條規的內容，應嚴格恪守相關的標準要求。

三是，接地網搭接焊接存在問題，并沒有開展焊接位置的防腐工作，并沒有及時處理焊藥，正是由于焊接不恰當及不重視防腐工作，會造成接地連接點的斷裂及腐蝕問題更加嚴重。

四是，運行維護工作難以落實到位，往往會造成更加嚴重的接地網腐蝕問題，接地電阻逐步增加。

五是，難以開展高質量的避雷器泄漏電流監測，沒有完成預防性試驗，沒有及時發現避雷器的擊穿問題，存在著安全故障隱患。

2. 6 電氣設備保護接地可能出現的問題

結合火電廠中低壓配電系統保護接地的實際情況，大都是選擇TN-C系統，在這樣的情況下，零線主要能實現落實中性點電壓不偏移的問題，從而存在著電壓基本不變的情況，并能構建單相負荷電氣回路，實現保護接零系統PE線。當存在著零線斷線的問題，則意味著巨大的安全隱患。

圖2為TN-C系統零線斷線的示意圖，存在著設備外殼漏電的情況，則會意味著零線與相線短路的問題，存在著保護跳閘。當存在著a點的零線斷線情況，在其之前的零線電壓為零，而其后呈現出單相設備組成星形負載，零線帶電。當存在著b的零線斷線的情況，其中，b，c相負荷兩端電壓為線電壓，結合相應的串聯分壓的影響，肯定判斷燒毀B，C相負荷或因電壓太低而無法工作。最后，當存在著c點零線斷線的問題，其后的單相設備由于電氣回路開斷，難以滿足工作的要求。同時，考慮到外殼的漏電問題，考慮到零線與中性點斷線而難以構成短路電流，能實現實現保護接零的作用，存在安全隱患。

3 火電廠常見接地故障排查方法

3.1 互感器二次側兩點接地排查方法

（1）二次側兩點接地排查方法

在火電廠的正常化運行實踐中，重點探討了電流互感器線圈兩側接地以及中性線兩點接地的情況。一是，在開展互感器線圈兩側接地的分析環節中，結合相關的節點電流定律的情況，這樣會造成存在著中性線電流與永久接地點電流的方向相反且大小相等的情況，這樣通過互感器、負載方可構建相應的電勢差的回路情況，考慮到回路電阻較大而可以忽略電勢差的影響。二是，在分析電流互感器中性線兩點接地的情況下，大都是結合實際情況，開展檢測永久接地點以及電流互感器中性點電流的情況，這樣大都是可以進行判斷是否存在兩點接地的問題。

（2）二次側兩點接地排查方法

考慮到正常化運行的設備的具體情況，考慮到電壓互感器二次接地線難以解開，大都是選擇電阻法查找二次回路多點接地互感器的情況。一般來說，對地沒有構建成回路的情況，則為高阻抗的情況，造成很小的接地回路中電流值情況。存在著接地點串入滑線電阻的影響，特別是考慮到這種情況下，對于滑線電阻改變幾乎不會造成接地電流的影響。對于存在著互感器中性線發生兩點接地的情況，這樣情況下所構成回路，則會造成永久接地點串入滑線電阻，相應的接地電流會存在明顯變化，進而可以予以判斷。

3. 2直流控制系統接地排查方法

一是，借助于直流絕緣監測系統的功能，能對于接地支路進行判斷;二是，進行直流負荷的逐一化切除，并開展相應的支路上的接地點的有效查找工作;三是，明確由于直流停電而造成的誤動作的設備，在換至備用電源的基礎上，落實具體的接地點查找;四是，明確直流接地查找的原則，明確天氣環境狀況、落實操作方案、運行特點，從而明確相應的接地點的情況，并在實踐中明確先照明、后信號、再操作的順序。

3. 3熱工屏蔽回路接地故障排查方法

結合熱工系統的特點，考慮到屏蔽層接地線斷線或多點接地的情況，在具體實踐中存在著測量誤差，會造成系統的運行受到很大程度的影響。在開展屏蔽層接地的實踐中，大都是通過以下方式開展具體的查找工作。一方面，在排查屏蔽層接地線斷線的情況，借助于萬通便來進行屏蔽層對地電阻的測量，如果其數值存在著明顯增大的情況，則意味著蔽層接地線虛接或斷線的問題。另一方面，在開展屏蔽層多點接地點排查的過程中，在滿足電流通過接地點而構建成回路的情況下，這樣就可以選擇加電流側為起點，任意選擇電纜一點測量屏蔽層電流，當存在著電流則意味著故障點位于測量點之后。反之亦然。

3. 4電纜接地故障排查方法

在開展電纜故障接地處理的實踐中環節，大都是選擇直流電橋法的排查方式。在具體實踐中，當存在著電纜單相接地的情況，這樣就會存在著電纜的完好芯線和故障芯線短接的情況，從而構成相應的環線情況，能夠實現電橋和故障芯線、完好芯線的連接要求，通過測量電流通過接地點的方式來構建成為回路，經過相應的調節處理，能實現臂電阻的數值。同時，如果存在著檢流計電流為零的情況，則意味著電橋的平衡狀態。結合惠斯通電橋原理，考慮到電纜的電阻跟長度和截面積相關，這樣就可以結合電纜的電阻率和截面積的情況，來推算出故障點的距離。通過電纜兩相接地的方式，能實現落實接地點的情況。電纜三相接地的情況，則需要選擇輔助線為附近另一完好平行線路中的一根芯線，基本上和單相接地的方式相類似。

4 結束語

綜上所述，在開展火電廠電氣設備接地系統管理的實踐中，其具有一定的復雜性，但其關聯到電氣設備的安全穩定運行的情況。如果存在著電氣設備接地系統故障的情況，則會造成出現信號異常以及計量不準確等問題，在嚴重的情況下，還會造成人員傷亡的問題。在這樣的背景下，應從基建期開始予以重視，嚴格恪守相關的規范標準內容，并在運營期間落實具體的檢驗工作制度內容，及時排查存在著的接地故障問題，這樣才能保障火電廠的安全平穩的正常化運營。

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