變電所直流系統(tǒng)接地的危害及接地點(diǎn)的查找方法

孔佑宏

(本鋼板材股份有限公司設(shè)備部,遼寧 本溪 117000)

變電所直流系統(tǒng)接地的危害及接地點(diǎn)的查找方法

孔佑宏

(本鋼板材股份有限公司設(shè)備部,遼寧 本溪 117000)

對(duì)變電所直流系統(tǒng)接地的危害及運(yùn)行中發(fā)生一點(diǎn)接地的各種可能性進(jìn)行了分析，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出直流系統(tǒng)接地故障的查找方法和步驟。

直流系統(tǒng);接地;危害;查找方法

1 引言

變電所直流系統(tǒng)向全所保護(hù)、監(jiān)控、通訊等系統(tǒng)提供工作電源，確保其安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行直接關(guān)系到供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全。直流系統(tǒng)是絕緣系統(tǒng)，正常時(shí)，正、負(fù)極對(duì)地絕緣電阻相等，對(duì)地電壓平衡。發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，正、負(fù)極對(duì)地電壓發(fā)生變化，接地極對(duì)地電壓降低，非接地極電壓升高。在接地發(fā)生和恢復(fù)的瞬間，經(jīng)遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)電纜起動(dòng)中間繼電器跳閘的回路可能因其較大的分布電容造成中間繼電器誤動(dòng)跳閘(可采用較大起動(dòng)功率的中間繼電器來(lái)避免)，除此之外，對(duì)全所保護(hù)、監(jiān)控、通訊裝置的運(yùn)行并沒(méi)有影響。但是，存在一點(diǎn)接地的直流系統(tǒng)，供電可靠性大大降低，因?yàn)樵诮拥攸c(diǎn)未消除時(shí)再發(fā)生第二點(diǎn)接地，極易引起直流電源短路或開(kāi)關(guān)誤動(dòng)、拒動(dòng)，所以直流系統(tǒng)出現(xiàn)一點(diǎn)接地故障時(shí)，設(shè)備雖可以繼續(xù)運(yùn)行，但接地點(diǎn)必須盡快查到，并及時(shí)消除或隔離。

2 直流系統(tǒng)接地的危害

直流接地故障中，危害較大的是兩點(diǎn)接地 ，可能造成嚴(yán)重后果。一點(diǎn)接地可能造成保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)或者拒動(dòng)；而兩點(diǎn)接地，除可能造成繼電保護(hù)、信號(hào)、自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)外，還可能造成直流保險(xiǎn)熔斷，使保護(hù)及自動(dòng)裝置、控制回路失去電源，在復(fù)雜保護(hù)回路中同極兩點(diǎn)接地，還可能將某些繼電器短接，不能動(dòng)作跳閘，致使越級(jí)跳閘，造成事故擴(kuò)大。

(1)當(dāng)發(fā)生直流正極接地時(shí)，可能會(huì)引起保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)。因?yàn)橐话銛嗦菲鞯奶祥l線圈以及繼電器線圈是與負(fù)極電源接通的，如果在這些回路上再發(fā)生另一點(diǎn)直流接地 ，就可能引起誤動(dòng)作 。

圖1所示，A、B兩點(diǎn)發(fā)生直流接地時(shí)，相當(dāng)于將外部合閘條件全部短接，從而使合閘線圈得電誤動(dòng)作合閘。A、C 兩點(diǎn)接地時(shí)，則外部分閘條件被短接而誤動(dòng)作跳閘。A、D兩點(diǎn)，A、F兩點(diǎn)接地，同樣都能造成開(kāi)關(guān)誤跳閘。

(2)直流負(fù)極接地，也可能造成保護(hù)及自動(dòng)裝置拒絕動(dòng)作。因?yàn)閿嗦菲鞯奶?、合閘線圈以及保護(hù)繼電器會(huì)在這些回路再有一點(diǎn)接地時(shí)，線圈被接地點(diǎn)短接而不能動(dòng)作。同時(shí)，直流回路短路電流會(huì)使電源保險(xiǎn)熔斷，并且可能燒壞繼電器接點(diǎn)，保險(xiǎn)熔斷會(huì)失去保護(hù)及操作電源。如圖1所示，直流接地故障發(fā)生在C、E兩點(diǎn),D、E兩點(diǎn),F、E兩點(diǎn)接地時(shí)，分閘線圈被短接，保護(hù)動(dòng)作及操作時(shí)開(kāi)關(guān)拒跳。同理，兩點(diǎn)接地開(kāi)關(guān)也可能合不上，如B、E兩點(diǎn)接地時(shí)。

直流系統(tǒng)接地故障，不僅對(duì)設(shè)備不利，而且對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全構(gòu)成威脅。因此，出現(xiàn)直流接地故障時(shí)，必須盡快進(jìn)行查找并排除故障，避免事故擴(kuò)大及造成嚴(yán)重后果。

圖1 直流系統(tǒng)接地狀況

2 直流接地常見(jiàn)原因

按接地點(diǎn)所處位置的不同，可將直流接地分為室內(nèi)和室外兩種形式，按引起接地的原因，又可分為以下幾種形式：

(1)由下雨天氣引起的接地。在大雨天氣，雨水飄入未密封嚴(yán)實(shí)的戶外二次接線盒，使接線樁頭和外殼導(dǎo)通起來(lái)，引起接地。例如瓦斯繼電器不裝防雨罩，雨水滲入接線盒，當(dāng)積水淹沒(méi)接線柱時(shí)，就會(huì)發(fā)生直流接地和誤跳閘。在持續(xù)的小雨天氣(如梅雨天)，潮濕的空氣會(huì)使戶外電纜芯破損處或者黑膠布包扎處，絕緣大大降低，從而引發(fā)直流接地。

(2)由小動(dòng)物破壞引起的接地。當(dāng)二次接線盒(箱)密封不好時(shí)，蜜蜂會(huì)鉆進(jìn)盒里筑巢，巢穴將接線端子和外殼連接起來(lái)時(shí)，就引發(fā)直流接地。電纜外皮被老鼠咬破時(shí)，也容易引起直流接地。

(3)由擠壓磨損引起的接地。當(dāng)二次線與轉(zhuǎn)動(dòng)部件(如經(jīng)常開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)柜柜門)靠在一起時(shí)，二次線絕緣皮容易受到轉(zhuǎn)動(dòng)部件的磨損，當(dāng)其磨破時(shí)，便造成直流接地。

(4)接線松動(dòng)脫落引起接地。接在斷路器機(jī)構(gòu)箱端子排的二次線(如10kV開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的二次線)，若螺絲未緊固，則在斷路器多次跳合時(shí)接線頭容易從端子中滑出，搭在鐵件上引起接地。

(5)誤接線引起接地。在二次接線中，電纜芯的一頭接在端子上運(yùn)行，另一頭被誤認(rèn)為是備用芯或者不帶電而讓其裸露在鐵件上，引起接地。在拆除電纜芯時(shí)，誤認(rèn)為電纜芯從端子排上解下來(lái)就不帶電，從而不做任何絕緣包扎，當(dāng)解下的電纜芯對(duì)側(cè)還在運(yùn)行時(shí)，本側(cè)電纜芯一旦接觸鐵件就引發(fā)接地。

(6)插件內(nèi)元件損壞引起接地。為抗干擾，插件電路設(shè)計(jì)中通常在正負(fù)極和地之間并聯(lián)抗干擾電容，該電容擊穿時(shí)引起直流接地。

3 直流接地常用查找方法

3.1 查找方法

直流回路數(shù)量多、分布廣，接地點(diǎn)不好查，相對(duì)有效的方法是拉路試探法。即分別對(duì)每路空氣開(kāi)關(guān)或熔斷器拉閘停電，若停電后直流接地現(xiàn)象消失，說(shuō)明接地點(diǎn)位于本空氣開(kāi)關(guān)控制的下級(jí)回路中；若現(xiàn)象繼續(xù)存在，說(shuō)明下級(jí)回路沒(méi)有接地。通過(guò)拉路尋找，可將接地點(diǎn)限定在某個(gè)空開(kāi)控制的直流回路中，再通過(guò)解開(kāi)電纜芯，將接地點(diǎn)限定在室內(nèi)或室外部分；再通過(guò)拔出插件，可將接地點(diǎn)限定在插件內(nèi)和插件外。經(jīng)過(guò)層層分解、一段段排除，最終可將接地點(diǎn)定位于一段簡(jiǎn)單回路中，再用搖表對(duì)回路中的每根接線搖測(cè)絕緣，把接地點(diǎn)進(jìn)一步限定在幾根導(dǎo)線或幾顆端子上，通過(guò)仔細(xì)觀察，反復(fù)觸摸，接地點(diǎn)終會(huì)“原形畢露”的。

3.2 查找步驟

直流系統(tǒng)中的空氣開(kāi)關(guān)或熔斷器是分層分級(jí)配置的，一般由總路空開(kāi)、分路空開(kāi)串聯(lián)而成，兩級(jí)空氣開(kāi)關(guān)將直流回路分成了三段。兩級(jí)空氣開(kāi)關(guān)分別是直流屏總路空氣開(kāi)關(guān)和各設(shè)備分路空氣開(kāi)關(guān)，三段回路分別是直流母線及其引出線回路、總路空開(kāi)饋出的電纜和控制母線回路、分路空開(kāi)饋出的保護(hù)、控制、監(jiān)視、儲(chǔ)能回路。其中，第三段回路數(shù)量最多、接線最復(fù)雜、接地幾率最高，幾乎所有的直流接地都出現(xiàn)在這一段。要想盡快找到接地點(diǎn)所屬空開(kāi)，接地的確切位置和確切原因，就必須對(duì)三段回路的構(gòu)成、作用和現(xiàn)場(chǎng)具體位置十分熟悉。所以查找直流接地的第一步就是熟悉現(xiàn)場(chǎng)直流系統(tǒng)接線,這樣才能在拉路尋找時(shí)不漏拉、不錯(cuò)拉、不重復(fù)拉。

3.2.1 定位到總路空氣開(kāi)關(guān)

目前直流屏上都安裝有微機(jī)直流絕緣檢測(cè)儀，發(fā)生直流接地時(shí)，絕緣檢測(cè)儀會(huì)報(bào)出是哪一極(正極還是負(fù)極)接地、接地電阻是多少，隨后會(huì)報(bào)出接地支路號(hào)，根據(jù)支路號(hào)就可將接地點(diǎn)定位到總路空氣開(kāi)關(guān)。

如果絕緣檢測(cè)儀(絕緣監(jiān)察裝置)沒(méi)有選線功能，又怎樣定位到總路空開(kāi)呢？這種情況下，只有對(duì)總路空氣開(kāi)關(guān)進(jìn)行拉路尋找了；如果拉開(kāi)某路空氣開(kāi)關(guān)后，接地極母線對(duì)地電壓立刻升高到110V左右，則接地點(diǎn)就位于該空開(kāi)控制的下級(jí)回路之中。

3.2.2 定位到分路空氣開(kāi)關(guān)

用內(nèi)阻不低于2000Ω/V萬(wàn)用表或電壓表在直流屏監(jiān)視接地極母線對(duì)地電壓，然后退出絕緣檢測(cè)儀。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)示和相關(guān)圖紙，找出總路空開(kāi)下級(jí)串接的所有空氣開(kāi)關(guān)(或熔斷器)，按照先信號(hào)后控制、先室外后室內(nèi)的原則排出拉路順序。對(duì)于信號(hào)回路，如測(cè)控裝置電源空開(kāi)、遙信電源空開(kāi)、通訊電源空開(kāi)，其不影響故障跳閘，只涉及監(jiān)控、信號(hào)，可最先拉。如果接地點(diǎn)就在這些空開(kāi)控制的回路，就免除了對(duì)重要回路(控制回路、保護(hù)回路)的短時(shí)停電。對(duì)于保護(hù)控制回路空開(kāi)，直接影響到系統(tǒng)安全，拉路時(shí)間越短越好，需控制在3s以內(nèi)，拉路順序可按其對(duì)應(yīng)一次設(shè)備實(shí)時(shí)潮流大小及負(fù)荷的重要性來(lái)排序，先拉負(fù)荷重要性較低及負(fù)荷輕的空開(kāi)，再拉負(fù)荷重要性高及負(fù)荷重的空開(kāi)。如果拉開(kāi)某路空氣開(kāi)關(guān)后，接地極母線對(duì)地電壓立刻升高到110V左右，則接地點(diǎn)就位于該空開(kāi)控制的下級(jí)回路之中。

3.2.3 找出接地的確切位置和確切原因

定位到分路空開(kāi)后，應(yīng)向調(diào)度申請(qǐng)，斷開(kāi)該路空開(kāi)，這樣其余直流回路就恢復(fù)到正常狀態(tài)，再拆除監(jiān)視直流母線對(duì)地電壓的萬(wàn)用表或電壓表，投入絕緣檢測(cè)儀。由于空開(kāi)已斷開(kāi)，下級(jí)回路不帶電，用萬(wàn)用表監(jiān)視回路對(duì)地電壓的方法發(fā)揮不了作用，所以對(duì)下級(jí)回路接地點(diǎn)使用搖表來(lái)查找。

(1)按室內(nèi)室外分段查找?，F(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)資料顯示，運(yùn)行中變電所出現(xiàn)的直流接地點(diǎn)絕大部分在室外，所以分段查找時(shí)，重點(diǎn)還是查室外部分?？梢韵葘⒈净芈飞婕暗亩卧O(shè)備接線盒一一打開(kāi)，仔細(xì)檢查，看盒子內(nèi)有無(wú)積水、有無(wú)潮氣、有無(wú)電纜頭破損進(jìn)水、有無(wú)芯線絕緣皮裂口、有無(wú)動(dòng)物巢穴、有無(wú)接線脫落、有無(wú)備用芯搭鐵等等，或許就會(huì)發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)。

本回路中，已沒(méi)有空氣開(kāi)關(guān)可拉，接地點(diǎn)的進(jìn)一步分區(qū)和判斷只有靠解開(kāi)電纜芯線，此時(shí)需要注意的是，解線前應(yīng)將端子排號(hào)、端子兩側(cè)接線編號(hào)詳細(xì)記錄在安全措施票上，防止恢復(fù)接線時(shí)出錯(cuò)。依次解開(kāi)控制室到現(xiàn)場(chǎng)直流電纜芯線，每解開(kāi)一根芯線，就用搖表在端子排測(cè)量該芯線對(duì)地絕緣電阻，若絕緣很小或?yàn)榱?，說(shuō)明接地點(diǎn)在本芯線所在回路之中。若所有電纜芯線絕緣均正常，說(shuō)明接地點(diǎn)位于高壓柜內(nèi)部。

(2)室外接地點(diǎn)查找。按上述方法在現(xiàn)場(chǎng)端子箱解開(kāi)接地芯線，對(duì)回路進(jìn)一步分段，搖測(cè)絕緣，就可將接地點(diǎn)限定在現(xiàn)場(chǎng)操作箱或控制電纜中。將箱內(nèi)接地的芯線再次分段搖測(cè)絕緣，進(jìn)一步縮小范圍，再仔細(xì)觀察，反復(fù)觸摸，就可發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)。

(3)室內(nèi)接地點(diǎn)查找。接地點(diǎn)位于高壓柜內(nèi)時(shí)，依次拔出裝置插件，測(cè)量端子排接地極對(duì)地絕緣電阻，若絕緣恢復(fù)，說(shuō)明接地點(diǎn)就在對(duì)應(yīng)插件中。若絕緣沒(méi)有變化，說(shuō)明接地點(diǎn)位于高壓柜端子排、端子排引出柜間直流電纜和柜內(nèi)布線中，用搖表對(duì)柜內(nèi)直流回路的每顆接線端子搖測(cè)絕緣，找出接地的那幾顆端子，對(duì)端子金屬部分、連接線部分仔細(xì)觀察，反復(fù)觸摸，找出接地點(diǎn)。

(4)當(dāng)排除一處接地點(diǎn)后，直流回路仍然存在接地故障，就要考慮出現(xiàn)兩點(diǎn)接地故障了。對(duì)另一個(gè)接地點(diǎn)的查找排除，方法同上。

4 結(jié)束語(yǔ)

變電所直流系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行極為重要，直接關(guān)系到供電系統(tǒng)安全，是保障變電所安全運(yùn)行的決定條件之一。了解直流接地的危害并掌握接地故障的排除方法，可提高變電運(yùn)行人員在日常檢查維護(hù)工作中的風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí)，當(dāng)出現(xiàn)直流接地故障時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行排除，保障供電系統(tǒng)安全運(yùn)行。

[1] 張信，盧燦炳.直流系統(tǒng)接地的危害分析與處理[J].中州煤炭,2007,1.

[2] 孟憲章，羅曉梅.變配電實(shí)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2007.1.

[3] 張玉諸.發(fā)電廠及變電所的二次接線[M].水利電力出版社1984.10.

The Seeking Method of the DC System Eearthing Harm andEearthing Point of the Substation

KONGYou-hong

(The plate Col,Ltd.of Bexi Iron and Steel Factory,Benxi 117000,China)

The paper analyzes various prohahilities for DC system earthing harm and earthing points in operation of the substation.Combining with field experience,it proposes seeking methods and measures of the DC system earthing fault.

DC system;earthing;harm;seeking method

王榮熙(1983-)，男，碩士，工程師。

1004-289X(2014)02-0104-03

TM63

B

2013-12-26