變電站直流系統(tǒng)接地故障分析及對策

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對于電力的需求也在增大，從而導(dǎo)致電力技術(shù)的大步發(fā)展。而在技術(shù)的發(fā)展過程中，變電站對于系統(tǒng)的重要性也在增加，對于變電站直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性也提出了越來越高的要求，其中就要求直流系統(tǒng)的接地問題得以改善。文章對于變電站直流系統(tǒng)接地問題予以探討，并分析了故障發(fā)生的成因和解決方案。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)；接地故障；案例分析；接線錯(cuò)誤

中圖分類號：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0118-03

變電站的直流系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的十分重要的一部分，擁有復(fù)雜的回路和大量精密的設(shè)備，不僅是獨(dú)立的一個(gè)電源系統(tǒng)，還為其他部分提供電源。一般情況下，直流系統(tǒng)是十分安全穩(wěn)定的，但由于系統(tǒng)的復(fù)雜和設(shè)備的精密以及外部環(huán)境的多變性，直流系統(tǒng)可能會產(chǎn)生小故障，其中接地問題最為多見。接地問題有造成嚴(yán)重后果的可能性，所以變電站的直流接地故障值得探討。

1 直流接地故障

變電站的直流系統(tǒng)容易產(chǎn)生接地故障，而短時(shí)間的一點(diǎn)接地問題沒有任何危害，但長期的放任會導(dǎo)致一點(diǎn)接地問題發(fā)展成嚴(yán)重的兩地接地故障，可能會導(dǎo)致設(shè)備的損壞和系統(tǒng)的短路從而造成嚴(yán)重的安全事故和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對于直流接地問題，做到高效快速的發(fā)現(xiàn)，能夠杜絕產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

2 造成故障的原因

直流系統(tǒng)本身涉及廣泛，由于對于復(fù)雜的系統(tǒng)不可能保證處處都一直保持完美的運(yùn)行狀態(tài)，并且要達(dá)到這種狀態(tài)也是不符合實(shí)際情況，所以難免會產(chǎn)生不同原因的直流接地故障。環(huán)境因素和人為因素都會對變電站產(chǎn)生影響，而系統(tǒng)對這些因素的抵抗能力較弱。并且一些小細(xì)節(jié)都會產(chǎn)生不可逆的影響，其中有幾種原因：

（1）本身設(shè)備技術(shù)不達(dá)標(biāo)或者長期使用的設(shè)備沒有及時(shí)的更換。某些設(shè)備的采購是依照舊行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行的，而依照舊標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備在下在長期使用中難免會產(chǎn)生例如絕緣性能下降的情況，作為一個(gè)故障隱患，其也有發(fā)生的可能。

（2）變電站難免會遇到各種多變的環(huán)境，而我國各地環(huán)境也不盡相同，這對于設(shè)備也提出了更大的考驗(yàn)。而有時(shí)會發(fā)生在設(shè)計(jì)初期沒有充分考慮到的問題，例如偶然情況下有導(dǎo)電物質(zhì)進(jìn)入電力設(shè)備中，導(dǎo)致接地故障的發(fā)生。

（3）在運(yùn)行過程中沒有嚴(yán)格按照規(guī)章制度操作，長期的誤操作形成隱藏的隱患，從而造成故障的發(fā)生。例如在運(yùn)行過程中將備用芯隨意置于鐵桿上并且沒有任何防護(hù)措施，導(dǎo)致備用電芯的裸露在外，這都將成為接地故障的隱患。長期對其不處理都會造成小隱患的擴(kuò)大化。

3 實(shí)例分析

3.1 直流接地查找

3.1.1 現(xiàn)場情況。500kV某變電站直流系統(tǒng)為110V系統(tǒng)，分兩段運(yùn)行。在直流主屏和直流分屏共10臺絕緣裝置且每段都存在兩個(gè)平衡橋，某天雨后，在線絕緣裝檢測電壓及對地電阻如表1所示。

3.1.2 查找過程。關(guān)閉所有絕緣監(jiān)測裝置并解開平衡橋后，把QDB-81信號源接在直流主屏I段測得R+：0.92K，R-：999.9k，C：9.7uF。通訊好手持器后查到22小室I段（1.6k）有正極接地。

（1）至22小室查看絕緣監(jiān)測裝置，發(fā)現(xiàn)并未有直流接地告警。用手持器測量所有22小室直流分屏I段所有支路，未發(fā)現(xiàn)異常。使用手持器檢查22小室至31小室直流聯(lián)絡(luò)電纜（1.7），發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)可能在31保護(hù)

小室。

（2）至31小室直流分屏，用手持器查找所有直流支路，手持器報(bào)1#整流變本體保護(hù)裝置支路有正極直流接地。

（3）至#1整流變本體保護(hù)裝置用手持器測量所有二次回路，發(fā)現(xiàn)報(bào)#1整流變非電量保護(hù)的油溫告警信號回路有正極接地。

（4）至#1整流變油溫表處，發(fā)現(xiàn)油溫表內(nèi)有積水。拆開表殼對其進(jìn)行排水、干燥處理后，接地信號消失，直流I段正極對地電壓恢復(fù)為57.1V，負(fù)極對地電壓為56.9V。

3.2 環(huán)網(wǎng)查找

（1）退出所有絕緣監(jiān)測裝置及平衡橋后在II段接上臨時(shí)47K平衡橋，把QDB-81信號源接在I段開機(jī)檢測到R+：44.9k，R-：47.3k，C：8.7uF。

（2）使用手持器在II段查找，發(fā)現(xiàn)5011斷路器操作電源1（35.9k）、直流融冰裝置D橋水冷控制柜電源2（34.8k）存在無序的雜亂信號，在I段相對應(yīng)支路也同樣存在該現(xiàn)象。

（3）在直流融冰裝置D橋水冷控制柜，使用手持器對該柜二次回路逐個(gè)進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常信號，懷疑環(huán)網(wǎng)點(diǎn)可能存在于裝置內(nèi)部。

（4）征得值班員同意后，將D橋水冷系統(tǒng)退出運(yùn)行，斷開電源1空開，在電源1空開的裝置側(cè)測量，未發(fā)現(xiàn)從電源2經(jīng)環(huán)網(wǎng)點(diǎn)送過來的直流電壓；同樣，斷開電源2空開后，也未能在電源2空開的裝置側(cè)發(fā)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)點(diǎn)送過來的電壓；根據(jù)以上情況，檢修人員判斷直流融冰裝置D橋水冷控制柜并不存在環(huán)網(wǎng)點(diǎn)，但該裝置對QDB-81接地查找裝置造成了干擾。

（5）到5011斷路器保護(hù)屏處查找，發(fā)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)點(diǎn)在5011斷路器端子箱內(nèi)，由于5011斷路器處于運(yùn)行狀態(tài)，無法解環(huán)，只能等停電檢修后再行解決。

4 接地故障的查找與解決方案

在故障發(fā)生后能夠迅速地發(fā)現(xiàn)，對其及時(shí)地解決，能夠避免小故障造成大的事故，盡可能地減少因接地故障造成的損失。而掌握對于接地故障發(fā)生地點(diǎn)的查找與解決方案就極為重要。

（1）發(fā)現(xiàn)故障后，及時(shí)對其嚴(yán)重性進(jìn)行判斷，對于輕微故障可以采取保守解決方案；對于嚴(yán)重故障，如果需要對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)閉操作就應(yīng)馬上采取行動(dòng)。然后對其發(fā)生原因進(jìn)行初步判斷，初步確定故障可能發(fā)生的地點(diǎn)，并對其進(jìn)行優(yōu)先的重點(diǎn)排查。

（2）在故障位置的確定過程中，采用專業(yè)的故障檢測工具是簡便而高效的方法。例如可以依靠微機(jī)多路絕緣監(jiān)測儀來直接確定故障地點(diǎn)。而對于有些隱藏的故障，可以通過在系統(tǒng)中建立監(jiān)視系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對于系統(tǒng)故障的預(yù)警，依靠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來進(jìn)行分析故障發(fā)生地點(diǎn)的工作。也可通過簡單的預(yù)警信號來快速的確定故障發(fā)生的地點(diǎn)。endprint

（3）通過上文中的實(shí)例分析可以看出對于故障的查找與解決工作主要可以通過幾個(gè)步驟來實(shí)現(xiàn)：通過采用倒閘、拉開充電機(jī)的并聯(lián)刀閘的方法，分網(wǎng)排除，可以縮小對充電設(shè)備、直流母線上和蓄電池本身的故障發(fā)生點(diǎn)的查找范圍。只要找到故障發(fā)生地點(diǎn)，然后根據(jù)實(shí)際情況，對其采取應(yīng)對措施進(jìn)行解決。

5 直流系統(tǒng)接地故障的預(yù)防工作

對于歷史上發(fā)生的變電站事故進(jìn)行分析，結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對于可能發(fā)生接地故障的隱患進(jìn)行簡要地總結(jié)，對于預(yù)防工作也有可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

（1）制定完善的檢測計(jì)劃并且嚴(yán)格地按照計(jì)劃進(jìn)行安全監(jiān)測工作?？梢詫v史上發(fā)生的事故進(jìn)行分析總結(jié)，找出發(fā)生故障率高的地方，有針對性對其提高檢查工作的頻率。

（2）依照信號回路，定時(shí)對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行完全檢查，雖然頻繁的整體檢查會造成不必要的浪費(fèi)，但整體檢查必不可少。對于發(fā)生故障可能性高的地方可考慮進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

（3）實(shí)時(shí)掌控關(guān)于直流系統(tǒng)的最新技術(shù)動(dòng)態(tài)，對于直流系統(tǒng)檢查方案如果效果好、可行性高可以考慮采納，對于直流系統(tǒng)的新技術(shù)如果符合技術(shù)規(guī)范且滿足經(jīng)濟(jì)、效能等其他因素，可以考慮納入采購計(jì)劃中。

（4）嚴(yán)格控制采購環(huán)節(jié)，對于不符要求的設(shè)備不管其經(jīng)濟(jì)性再高也不予以采用，只有設(shè)備不發(fā)生事故，其經(jīng)濟(jì)性才是最高的。對于設(shè)備的更新?lián)Q代也應(yīng)依據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀況來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（5）最基本也是最有效的預(yù)防工作，在發(fā)現(xiàn)安全隱患時(shí)，及時(shí)予以解決，將事故發(fā)生的概率降到最低，切勿置之不理從而引發(fā)嚴(yán)重事故。

6 結(jié)語

直流系統(tǒng)發(fā)生故障頻率的高低將直接影響變電站電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的好壞。作為電力工作人員，掌握關(guān)于變電站直流接地問題的解決方法，能夠做到在故障發(fā)生時(shí)快速地找到問題所在并解決，對自身以及變電站都是富有意義的。

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作者簡介：王晟（1985—），男，中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司柳州局助理工程師，研究方向：自動(dòng)化、110V直流設(shè)備的檢修、維護(hù)工作。endprint