浅谈变电站直流接地故障的排除

浅谈变电站直流接地故障的排除摘要：随着我国电力系统的不断完善，整个电力网络的覆盖面越来越大,直流系统接地技术也变得更加复杂,其运行的稳定性一直都是技术人员密切关注的问题。我们主要从接地技术的故障原因和查找方面入手，对故障的排除进行分析,并举出工程实例,一图片的形式解释了故障的危害，并借此分析直流接地系统故障的解决方法,对需要应用的对策做出总结，希望在今后的变电站运行过程中，能够将实现可靠运行和安全运行关键词:直流系统；接地故障；故障原因；故障排除一、引言发电厂、变电站直流系统所连接的设备多，线路复杂，在运行的过程中，由于受到外部环境的影响，电缆及其接头都出现不同的老化问题，极易发生直流故障。直流接地故障对变电站的运行有较大的危害，正接地也许会引发跳闸的情况，负接地则可能造成断路器拒动。一些地区由于直流接地的故障，引发了不少的事故和危险。因此，实践中，我们要不断分析发生障碍的原因，以便进一步提高变电站直流系统的稳定性和可靠性。直流系统是变电站系统中的重要部分,它要给继电保护设备提供稳定可靠的直流电源,而继电保护设备的安全稳定运行是保障电力设备安全和防止及限制电力系统长时间大面积停电的最主要设备。如果直流电源无法安全稳定的运行，整个继电保护设备也不能有效的保护电力稳定供应。直流系统主要是由蓄电池、充电机及其附属设备、馈线、事故照明等组成的。直流系统是接地最多的,所以，在系统的运行中，这也是出现故障的关键点。现新建变电站的直流系统中均装有直流接地巡检仪,其巡检装置在一般情况下均能报出接地情况,检测出接地线路,在拉路查找时,由于时间短,而接地巡检仪反应比较慢,所以应有专人用万用表对地测量,以便及时发现接地点。对于直流接地的查找只能视具体情况,遵循一定原则认真查找。二、直流系统接地的定义（一）直流系统接地定义当直流系统的正极或负极与大地之间的绝缘水平降到某一整定值或低于某一规定值时,称为直流系统接地；当正极绝缘水平低于某一规定值时称为正接地；当负极绝缘水平低于某一规定值时称为负接地。（二）直流系统接地产生原因直流系统是个不停歇的长期供电系统,线路多，整体负荷大,同时还会受到外界环境的影响，这些因素都会引起电缆老化、接线端子老化、元件损坏以及设备本身等问题，导致绝缘水平下降。通常来将，运行的时间越久，接地的可能性就越大。一般有以下几种分类:(1)电缆、设备、元器件老化造成绝缘水平下降,特别是遇到大雨、浓雾等特殊天气引发直流系统接地,天气好转时可能会消失；(2)设备检修或改造施工等原因造成直流系统回路线头松动、脱落并碰触金属外壳,造成直流系统接地；(3)变电站二次装置烧毁等情况引起直流系统接地,此类情况常常伴有保护动作,开关拒跳、拒合以及焦糊味等情况。三、直流系统常见接地故障类型及其原因变电站直流系统接地故障按故障极性分为正母线接地和负母线接地；按故障点数分为一点接地、两点接地和多点接地；按故障发生持续性分为转换性故障和持续性故障；按接地程度分为金属性接地和非金属性接地。直流系统发生接地故障往往同多种原因引起，但总结起来主要有人为和自然两方面因素。人为因素如工作人员在二次回路带电工作，使直流电源碰到接地部分；人为的机械力造成电缆损伤，使带电芯线与屏蔽层碰到一起。如果是直接接地还比较容易发现，但像芯线绝缘损伤等不一定立即发出接地信号，等到天气发生变化，湿度增大后就可能引起接地。此外，在改造、检修过程中接错电缆芯号，使电缆一端接直流电源，另一端作为备用芯而不作任何保护处理，一旦备用芯碰到设备外壳，也会造成接地故障。自然因素如设备质量不良，直流系统绝缘老化等可能引发接地；雨天或雾天导致室外的直流系统绝缘降低可能引发直流接地；室外开关场电缆其保护铁管中容易积水，时间长了可能造成接地；变压器的非电量回路，因变压器渗油或防水不严，造成绝缘损坏引发接地；设备端子受潮或积有灰尘等造成绝缘降低引起接地；断路器的操作线圈、电笛、电铃等，若引线不良或线圈烧毁后绝缘破坏引发接地。四、直流系统接地的危害当直流系统发生一点接地时,由于没有短路电流,熔断器不会熔断,仍可继续运行,但运行人员必须及时处理,否则,当发生另一点接地后,便可能构成接地短路,造成继电保护、信号、自动装置误动或拒动,或造成直流保险熔断,使保护及自动装置、控制回路失去电源。在复杂的保护回路中同极两点接地,还可能将某些继电器短接,不能动作于跳闸、越级跳闸,以至损坏设备,造成大面积停电,从而造成系统瓦解的严重后果。现以图2为例说明直流接地的危害。当图中A点与C点同时有接地出现时,等于+WC、-WC通过大地形成短路回路,可能会使熔断器FU1和FU2熔断而失去保护电源;当点与C点同时有接地出现时,等于将跳闸线圈短路,即使保护正常动作,YT跳闸线圈短路,即使保护正常动作,YT跳闸线圈也不会起动,断路器就不会跳闸,因此在有故障的情况下就要越级跳闸;当A点与B点或A点与D点,同时接地时,就会使保护误动作而造成断路器跳闸。五、直流系统接地预防措施(一)变电站运行维护单位应定期进行防雨、防潮、防异物的日常检查工作，发现问题及时消除。阴雨天气时应加大设备的检查次数，并重点检查易发生接地的重点部位，发现受潮或进水应立即处理。(二)质量控制施工单位在施工过程中应严格控制施工质量和工艺，并对回路进行检查测试,尤其是进行绝缘试验。发生接地后及时更换损伤电缆。(三)仔细检查施工单位在回路改造时应仔细核实每一根线，不用的回路及时拆除，并在二次安全措施票和图纸中详细反映。(四)注意防潮变电站运行维护单位应定期对蓄电池室通风，并在蓄电池室采取有效的防潮措施。(五)加强监管招标采购时严格把关，对质量不佳的产品坚决抵制，对运行时间长、元件老化严重的设备应及时更换。总之，直流系统接地防范对直流系统的安全运行极为重要，要不断提高认识，总结经验，有效地查处接地、防范接地，以保证设备的健康运行，确保电网稳定运行。2直流接地故障处理的原则和方法六、故障处理的原则(一)处理故障过程中严禁二次回路有人工作，查找和处理必须由两人及以上同时进行，处理时不得造成直流短路和另一点接地，使故障进一步扩大。处理过程中应做出具体的安全措施，避免造成保护误动作。(二)故障判断先微机后人工、先外后内、先次后重、先信号再控制，即在处理故障时先检查由直流系统绝缘监察装置查询到的故障支路。如果没有绝缘监察装置或发现绝缘监察装置提供的判断有误，再进行人工查找。故障点查找的范围一般先考虑室外，因为室外受环境影响比较大，室外排除了再找室内。在回路方面先检查对安全影响较小的信号回路，然后再检查控制回路；采用拉回路的方法时，要先拉次要的负荷回路，再拉重要回路。七、故障处理的方法变电站的直流系统是蓄电池组与浮充电装置并联供给直流负荷的运行系统，正常情况下，直流电源的正、负母线对地是绝缘的。直流系统接地故障往往在运行多年的变电站经常发生，对于运行环境差，运行时间长的设备，发生故障的机率更高。下面总结几种查找故障点的方法。（一）绝缘监察装置查找法目前，微机型绝缘监察装置在直流系统得到了普遍运用，它是直流系统实时在线监视的重要设备，能够实时监视并数字显示出直流系统的正常工作电压、母线对地绝缘状况等信息。其工作过程是各分支回路的绝缘监测用一低频信号源作为发生器，通过耦合电容向直流系统正负母线发送交流信号，用一小电流互感器同时套在各出线支路的正、负出线上。由于通过互感器的直流分量大小相等、方向相反，产生的磁场相互抵消，但通过发生器发送给直流母线的低频交流电压信号，伏值相等，方向相同。这样在小互感器二次就能反映出正、负母线的对地绝缘电阻和分布电容的向量和，然后取出阻性分量经模数转换器送到中央处理器进行分析处理，最后显示结果值。当系统发生接地故障时，处理器对每条线路所采集的信号进行分析，判断出故障线路号及接地电阻值，自动完成查找接地支路的功能，这为接地点的进一步准确定位提供了帮助。绝缘监察装置的最大优点在于它在不切断直流回路负荷的情况下进行查寻，因此提高了直流系统供电的可靠性。对于多点非金属性接地，这种方法也是非常有效的。但对于这些接地点中存在一个或一个以上的金属性接地点时，该装置只能先查到金属性接地支路。因为信号源发出的信号已被这条金属性接地支路短接，其它支路不再有信号通过，只有先将金属性接地支路查出，才能查询其它的非金属性接地支路。（二）瞬时拉路法根据负荷的重要程度，依次短时拉开直流屏所供各回路直流负荷。当切除某一回路时故障消失，则说明故障就在该回路之内，继续运用拉路法，可进一步确定故障在此回路的哪一支路中。此方法需要逐步拉掉各条支路，因此大大降低了直流供电的可靠性，如有重要负荷无法停电，则必须使用供临时电源先转移负荷，且要考虑到备用临时直流电源的容量。八、结束语直流接地故障特别是一点接地故障发生以后，一般不会马上引发不良反应，因此，容易被工作人员视忽视，以为不会发展成两点故障或引起继电保护等装置的误动作，从而放松了警惕，导致故障影响范围扩大，后果严重。所以快速、安全地查找到故障点非常重要。而这个查找的过程，就是对变电运行人员的考验过程，也是经验的积累和学习的过程。不断总结、积累直流接地故障方面的经验，便可逐步提高这方面的技术水平，将接地故障引起的损失降到最低。参考文献：[1]张晓毅,王志强.变电站直流接地故障的分析与查找[J].中国电力教育,2008,(S1).[2]李海波.变电站直流接地人工查找方法的分析与流程化[J].云南水力发电,2008,(01).[3]沈从树.浅谈变电站直流接地故障点的查找[J].河南电力,2008,(01).[4]胡海琴.变电站直流接地故障分析与防范[J].电力安全技术,2008,(09).[5]何铭宁.现行变电站直流接地检测及准确定位[J].电气应用,2008,(05).[6]林俊杰,靳瑜红.变电站直流供电分析及接地查找方法[J].中州煤炭,2008,(02).[7]叶炜,张文生,吴垂扬.变电站直流系统接地故障定位及检测装置选用[J].应用科技,2007,(12).[8]陈勇.变电站直流系统接地故障分析[J].内蒙古石油化工,2007,(06).