發電廠電力系統接地故障的判斷及解決措施

唐海軍

中國電建集團四川工程有限公司，四川成都，610051

0 引言

在飛速發展市場經濟下，GDP是地區經濟與社會發展的量的重要指標。然而，在實際生產運行期間，發電廠電力系統時有接地故障，從而影響當地經濟的發展?；诖?，發電廠的電力系統維修人員需要利用一定檢測技術和方法，對影響電力系統生產的接地故障問題進行判斷與分析，然后提出接地故障預防與維修的方法，能夠對發電廠電力系統的正常運行提供必要的技術支持。

1 電力系統中二次保護系統中直流電加強接地故障檢修的意義

目前，直流系統有兩種電力系統接地方式，分別為一點接地和多點接地。由于直流電存在正極和負極，在正極或負極接地時很容易出現故障判斷錯誤的情況。特別是在正極接地時，電力系統可能會將接地故障判斷為對接地的保護，如果不能及時維修則會出現跳閘等問題。假如在整條線路的切換電源開關出現直流控制回路絕緣不良情況時，就會被判定為電路故障，很容易出現誤跳閘的現象。此外，當整個二次控制直流系統的正、負極接地時，還容易發生電路短路，燒毀繼電器、線圈等現象，造成斷路器無法分合等嚴重事故[1]。

2 電力系統接地故障的危害及常見故障分析

2.1 發生接地故障的危害

2.1.1 會影響變壓器設備

電壓互感器鐵芯在發生接地故障時，會出現飽和現象，導致勵磁電流增大，如果長期如此會導致PT燒毀。當發生了單一的接地故障以后，極易出現大于正常電壓倍數的諧振過電壓現象，會對設備的絕緣效果產生較大的負面影響。

2.1.2 影響配網線設備

在發生了單相故障的接地故障后，除產生了大量間歇性弧光，最嚴重的狀況會使絕緣子的絕緣斷裂，從而引起了重大的短路事故。此外，還可能使變壓器燒毀，避雷裝置和電磁閥的絕緣被擊穿等，最嚴重時還會引起重大電力火災事故。

2.1.3 會危害到人身安全

在電力系統的線路出現斷裂掉落在地面的情況時，會形成單相接地，一旦沒有及時將線路的電停掉，會對經過此地的人員造成人身傷害，甚至會出現傷亡事故。

2.1.4 使得線路損失增加

在電力系統出現接地故障后，會發生線路對大地直接或間接的放電現象，使得電能損耗較大。而且接地時間長短會決定電能損耗的大小，也就是接地時間越久，電能消耗越大。

2.1.5 影響配網

接地故障嚴重的情況下會對電力系統的穩定性造成破壞，甚至會發生大面積停電事故。

2.2 常見的接地故障

2.2.1 兩點接地故障

在對電力系統接地故障情況分析后發現，由于單點接地會出現接地電阻數值低的情況，一旦小于計劃的直流電流數值，極易發生接地故障。而且這種接地故障雖然表面上對電廠的整體工作不會造成影響，但是，長此以往很可能出現兩點接地故障。

2.2.2 多點接地故障

多點接地故障也會導致發電廠工作期間的總接地點電阻值下降，所以，當系統中標定的電流比實測值大時，就很容易出現多點接地故障。假如出現多點接地故障需要相關檢修工作者對所有接地電阻認真地進行全面的檢查，而且要保障故障分析準確，維修及時，這樣才能有效地解決接地故障[2]。

2.2.3 多分支接地故障

電廠電力系統在正常運行期間，供電過多的點很可能會導致部分電路上發生電源接地故障，對此，檢測人員可使用拉路法加以解決，從而使這些電路支線上接地故障的影響降到最小。這樣發電廠維護人員就能夠按照有關規定方式對原來的直流控制系統進行重新排列，可以大大提高故障點診斷與分析的準確性。

2.2.4 非線性故障

電力系統的二次電路在正常的工作過程中，是受到了一些特定導體材料的影響而出現了接地現象，也可能讓系統內部電流出現很大的變動。但是，如果在這個處理過程中不出現一些相關的技術問題，這將會在較大程度上順利處理事故。

3 電廠電力系統接地故障的判斷方法

3.1 母線電橋法

母線電橋法也是電力系統中在接地事故檢查中最常見的技術之一，其基本原理主要是通過把一些電流加入母線當中，由此可以保障電橋的電流平衡情況。一般電橋都是會平衡的狀態，但是如果發生了接地情況，這種平衡狀態就會被打破，會導致繼電器中出現一定的電流值。為此，想要恢復電橋的平衡，就要先確定一個電極方向，通過母線電橋法進行判斷，可以節省時間和資金，而且使用比較便利，這也使得母線電橋法成為一種通用的接地故障檢驗手段。

3.2 拉路法

當直流電處于接地回路的情況時，為了能夠使用最少的時間實現電源斷開，可以利用拉路法對接地回路進行檢測。但是，電廠的整個電力系統在開展相關工作時，直流電出現在接地回路中極易發生停電的問題，這時維修人員可以使用拉路法來排查接地故障。事實上，拉路法的目的是在接地母線和地面之間建立一個超低頻信號，從而將電流引至接地地點。在這種情況下，電流損失時容易增加接地電阻并引起事故[3]。

3.3 信號注入法

采用鉗形電流設備能更好地檢測低頻信號，消除接地部位的缺陷。在電力系統運作期間，停電的情況發生比較困難，因此，這種信號檢測方式不建議使用。但是，在發生直流接地的情況下，可以避免在接地母線和地面之間設置極低頻信號，并且必須使電流的走向與接地的電壓走向一致。這樣，一旦電流丟失或接地電流突然增大時，就有必要確定電流的移動方向。

4 電廠電力系統接地故障的有效解決措施

4.1 安全管理措施應適當構建

發電廠想要保證電力生產安全，就應該從根本上對接地故障進行控制，因此，發電廠需要結合實際情況制定一套針對性的安全管理措施，具體做法有以下幾種。①加強對相關工作人員的管理。發電廠需要對電力系統設備維護人員開展具有針對性的崗前培訓，可以從安全管理和專業技能等方面實施培訓，這樣能夠提高電力設備維修人員的管理水平和業務能力。②明確責任。發電廠自動科學的責任制，并將維護人員的責任加以明確，有效的規范工作人員的行為，提高電力系統的維護效果。③發電廠規定對電力系統相關設備需要定期地檢查與維護，發現問題應及時維修，還要將出現問題的設備進行登記，便于掌握電力設備的運行情況。與此同時，還要將電力設備故障問題向上級報告，并制定相應的應對措施，達到及時地排查接地故障的目的。

4.2 優化主變保護配置的方案

預裝安裝是變電器的間隙保護和差動保護的主要方式，均是在變壓器上直接安裝保護裝置，之后再由設備廠家完成相關調試和接線。另外，在安裝非電量保護裝置時會選擇本體一側，這種方式可以節省很多電纜，減少電纜接地事故概率。通常分布式保護措施主要用于變壓器的備用保護上，當設計子單元備用保護后，可以按照電流標準進行采集，實現現場測量，就地控制[4]。高、中、低后備保護分別安裝在高、中、低斷路器側。如圖1所示為配置計劃圖。

圖1 主變就地保護配置圖

由于對主變壓器保護的就地設定，使得其高中低后備和差動保護系統的功能與接線方式都和傳統保護系列相同，同時也能夠在從高后備復壓方向過流保護中的復壓電流邏輯判別出邏輯的節點信號，同時使用GOOSE。主變三側CT同時接入模擬量信號合并單元MU，再通過SV報文傳送至過程層交換機。

4.3 日常檢查加以嚴格要求

發電廠電力系統接地故障防范過程對日常檢查工作起到關鍵作用，所以，發電廠應該加強對日常檢查規定的完善，并要求檢查工作人員定期檢查直流電輸出情況，保證電流值在標準規定范圍之內，還要對電力系統運行狀態進行檢測，保證運行過程中沒有任何噪聲，并由此來確保設備是否正常工作。同時針對不同模塊所輸出的額定電流必須保證其流向正常，并且同樣嚴格地按標準對正負二極輸出端進行了絕緣處理，避免接地故障隱患。同時電氣檢測人員還需要經常對信息技術設備功能隨時檢測，才能及時發現問題并有效解決。另外，還要對充電模塊的供電監控系統運行情況開展定期檢查，并將檢查數據和結果有效的記錄，以此作為充電電流和電壓狀況較差的數據依據，從而有效提升發電廠電力系統日常檢查的規范性和有效性，有效防止電力系統接地故障的發生[5]。

4.4 對監控系統具有維護作用

電力設備的電子監控系統主要對電力系統接地設備工作情況進行監控，使得電力系統接地故障公問題及時發現，并且有效地處理問題。目前，電子監控系統中包含很多比較精密的零部件，而且監控結構非常復雜，只有有效的維護監控系統，比如說對監控是內部精密零件進行定期的檢查，對發生故障的零件進行修理，可以充分地實現發電廠電力系統運轉中的多種功用。此外，假如電子監測系統存在軟件故障時，還能夠采用初始化的方法對電子監測系統內的所有數據進行公清零還原到初始值，從而對于發電廠電力系統中的電子監測信息系統也能夠重新利用[6]。

4.5 科學使用重合閘技術

科學技術的不斷發展使得電力系統接地故障技術不斷變革與發展，想要確保電力系統正常的運行，需要條件就是科學合理地使用各類接地故障維修技術。重合閘技術主要在高壓電線路運作上應用，經過對電力系統接地真實情況的分析后，將高重合閘技術與選線技術相互配合應用，就能夠在正常工作的供電系統中利用較短的時間處理好接地電弧反應，從而避免了電力系統的接地故障。另外，重合閘技術在瞬間性的電力系統接地故障中也存在較好的應用意義，一般會采用斷電的方式提升供電的穩定性，以此符合發電廠電力系統的安全運行的需求。

4.6 接地故障的處理措施

電力系統出現故障問題通常都是接地故障，為了能夠安全有效地解決此問題，則需要確保電力系統在干燥的環境中，不能出現雨水淋濕的問題。另外，可以在電力系統中適當添加復位開關，可以在接地故障檢測時實現自動斷電，從而降低接地故障對整個電力系統的危害，減少經濟的損失。一旦發現電力系統直供用戶方面出現故障，檢修工作者應及時對故障點斷電，以便于更好地檢測出問題源頭，避免產生不必要的損失[7]。

4.7 母線保護配置優化方案

電力系統的母線保護可實現母線連接、過流保護、差動母線保護、復合電壓鎖定、應急開關輸出等功能。保護裝置通常安裝在網控樓中，使用電纜直接從每個PT和CT節點接收信息，并通過使用無源觸點直接連接到啟動電路，然后通過GOOSE斷路器位置、啟動故障信息保護和主斷路器位置來啟動控制輸出[8]。

4.8 相關的注意事項

首先，必須檢查接地故障是否由電氣設備和線路的水分、水浸、金屬腐蝕等環境因素引起。需要特別關注的就是，在利用拉路法診斷電力系統接地故障時，需要非常快速的尋求相關部門的同意，而且要在瞬間完成，中間間隔時間不要超出三秒，而且需要依據光字牌、綜合信息、觀察表等各種情況對接地現象進行觀察和相應的判斷。此外，接地故障排查工作不可以在負荷高峰期時段進行，避免由人為因素導致的多點接地或者短路。

5 結語

如果發電廠電力系統出現接地故障，工廠全體技術人員的第一任務就是找到問題出現的根源，并給出有針對性的處理方法。換言之，就是對接地故障進行分類和發生原因的探究，并通過有效的檢測方法加以糾正。此外，發電廠應該制定合理有效的安全運行制度和接地故障安全管理制度，才能有效解決發電廠電力系統的接地故障。