變電站直流系統(tǒng)接地故障的處理原則和措施探討

齊劍飛

摘 要：變電站直流系統(tǒng)是整個(gè)變電站信號(hào)設(shè)備以及二次保護(hù)設(shè)備等的電源供給系統(tǒng)，是獨(dú)立于電網(wǎng)以外的電源，對(duì)于保證變電站正常運(yùn)行以及故障時(shí)及時(shí)切換站內(nèi)故障線路，保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行具有至關(guān)重要的作用。直流系統(tǒng)接地故障是系統(tǒng)常見(jiàn)的故障，文章從系統(tǒng)接地故障危害出發(fā)，提出了相應(yīng)的查找原則以及措施，并例舉接地故障查找的過(guò)程。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)；接地；故障；查找；實(shí)例分析

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）27-0095-01

變電站直流系統(tǒng)主要包括信號(hào)、合閘、保護(hù)、控制以及直流接地監(jiān)視等子系統(tǒng)，主要起到供給變電站內(nèi)信號(hào)設(shè)備、保護(hù)設(shè)備、控制設(shè)備等設(shè)備電源的作用，對(duì)于變電站安全可靠運(yùn)行意義重大。加強(qiáng)對(duì)變電站直流系統(tǒng)接地故障查找方法的研究，對(duì)于提高安全運(yùn)行能力具有重要作用。

1 變電站直流系統(tǒng)接地概述

變電站直流系統(tǒng)內(nèi)包括眾多電力設(shè)備，其接線程度較為復(fù)雜，尤其是在直流系統(tǒng)分布較廣而且運(yùn)行環(huán)境難以保證的情況下，系統(tǒng)接線、設(shè)備等都易出現(xiàn)接地故障，造成運(yùn)行障礙。直流系統(tǒng)接地故障的主要原因可以總結(jié)如下：①設(shè)備受損造成的接地故障，主要包括設(shè)備機(jī)械損壞、絕緣降低甚至消失、老化；②雷擊雨雪天氣造成系統(tǒng)絕緣能力下降嚴(yán)重，引起直流系統(tǒng)接地；③直流系統(tǒng)運(yùn)行或檢修不當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)接地故障發(fā)生的概率增大；④外部偶發(fā)因素造成的接地，主要包括金屬、動(dòng)物落到系統(tǒng)裸露的元件上。

直流系統(tǒng)接地故障型式根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)不同，型式可分為多樣。依據(jù)接地極性劃分，可以分為正接地與負(fù)接地兩種；依據(jù)接地種類劃分為全接地和直接接地；依據(jù)接地點(diǎn)數(shù)量的不同，可分為多點(diǎn)接地、絕緣接地、環(huán)路接地以及單點(diǎn)接地。在上述接地類型中，兩點(diǎn)接地危害較大，會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)信號(hào)通路故障，誤動(dòng)率增加甚至出現(xiàn)保護(hù)裝置拒動(dòng)等嚴(yán)重情況，對(duì)于電站的安全運(yùn)行造成極大危害，嚴(yán)重破壞直流系統(tǒng)。當(dāng)接地故障突發(fā)時(shí)，工作人員要能夠快速對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行判斷，確保變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 直流系統(tǒng)接地故障處理原則及措施

2.1 處理原則

在變電站直流系統(tǒng)接地故障的處理過(guò)程中，須嚴(yán)格遵循以下幾個(gè)方面的原則。

①參與查找與處理故障的工作人員須采取安全保護(hù)措施。處理接地故障過(guò)程中，二次回路部分嚴(yán)禁工作人員靠近及工作，在對(duì)故障進(jìn)行查找的過(guò)程中，須兩人以上共同進(jìn)行故障的查找與處理，并且保證在故障處理過(guò)程中不會(huì)引發(fā)二次故障導(dǎo)致兩點(diǎn)接地故障的出現(xiàn)，防止系統(tǒng)故障惡化；參與查找與處理故障的工作人員須采取全面的安全保護(hù)措施，同時(shí)對(duì)于設(shè)備也應(yīng)啟動(dòng)安保措施，防止在處理過(guò)程中誤動(dòng)作導(dǎo)致工作人員傷亡。

②對(duì)故障位置及類型判斷的注意事項(xiàng)。在對(duì)故障位置及類型進(jìn)行判斷時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)檢查直流接地監(jiān)測(cè)設(shè)備是否正常運(yùn)行，故障信號(hào)是否可靠，檢查順序由直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置查詢到故障支路檢查；其次，在確保故障信號(hào)可靠后，進(jìn)行人工故障排查；在定位故障點(diǎn)時(shí)，需按照從室外設(shè)備到室內(nèi)的順序，回路檢查方面，應(yīng)當(dāng)遵循先信號(hào)后控制的順序，即首先檢查對(duì)運(yùn)行影響較小的信號(hào)回路，進(jìn)而檢查控制回路；在采用拉回路方法進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意首先對(duì)次要回路進(jìn)行拉負(fù)荷，然后對(duì)主要回路進(jìn)行拉負(fù)荷操作。

③順停法拔插直流熔斷器或者空氣開關(guān)應(yīng)經(jīng)調(diào)度同意。且避免在高峰負(fù)荷時(shí)進(jìn)行。

2.2 處理措施

2.2.1 絕緣監(jiān)察裝置判斷接地故障

利用直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)視裝置對(duì)變電站直流接地故障進(jìn)行判斷是最直觀的方法。一般而言，在變電站的兩段直流母線上，都會(huì)安裝絕緣監(jiān)察裝置，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，該絕緣監(jiān)察裝置在控制端顯示的數(shù)字代表的是母線電壓，并能對(duì)系統(tǒng)的正負(fù)極母線的絕緣現(xiàn)狀進(jìn)行分析。當(dāng)直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生后，故障電流進(jìn)入絕緣監(jiān)察裝置后發(fā)出警報(bào)信號(hào)，該低頻警報(bào)信號(hào)進(jìn)入直流系統(tǒng)中以后，被設(shè)置的支路傳感器所采集接收后，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析和處理，并得出該信號(hào)是否屬于接地故障信號(hào)，進(jìn)而系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)作，經(jīng)過(guò)分析確定故障低點(diǎn)，并提出消除相應(yīng)故障的措施。

2.2.2 拉路法判斷接地故障

拉路法判斷接地故障的原理是利用對(duì)各個(gè)系統(tǒng)內(nèi)饋線按照順序分別進(jìn)行短時(shí)間的切斷，來(lái)判斷接地故障所在的饋線回路，若某一回路切除后故障信號(hào)消失，則說(shuō)明該饋線回路存在故障，然后對(duì)該饋線回路的次級(jí)回路依然按照同樣的方法進(jìn)行順序短時(shí)分別切斷，來(lái)判斷故障發(fā)生的具體位置，便于工作人員排除故障。

當(dāng)采用拉路法對(duì)故障位置進(jìn)行判斷無(wú)果后，懷疑以下問(wèn)題：①各饋線主回路及次級(jí)回路無(wú)故障，故障可能發(fā)生在電池組、充電設(shè)備甚至是兩條直流母線上，需進(jìn)一步排查；②拉路法操作不當(dāng)，在采用拉路法進(jìn)行判斷時(shí)，未斷開系統(tǒng)的環(huán)路供電，導(dǎo)致故障無(wú)法檢出；③直流系統(tǒng)接地時(shí)，存在接觸不良的情況；④未能對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有饋線及其回路進(jìn)行拉路法判斷，或者系統(tǒng)內(nèi)存在寄生回路的情況，導(dǎo)致無(wú)法檢出。

3 實(shí)例分析

3.1 故障描述

某地220 kV變電站進(jìn)行改擴(kuò)建110 kV，采用750斷路器進(jìn)行間隔，其余各110 kV間隔采用Ⅱ母線閘刀進(jìn)行間隔，而后進(jìn)行二次接線。在運(yùn)行過(guò)程中，值班人員監(jiān)測(cè)到直流系統(tǒng)接地報(bào)警信號(hào)，利用拉路法對(duì)各個(gè)回路進(jìn)行順序短時(shí)分別切除后，查找到故障點(diǎn)位于公用測(cè)控柜測(cè)控電源模塊發(fā)生接地，在進(jìn)行空氣開關(guān)拉開操作后，接地報(bào)警信號(hào)消失，而直流屏此時(shí)754測(cè)控電源指示燈依然常亮。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)分析

該改擴(kuò)建工程利用750斷路器作為間隔進(jìn)行二次接線，7542閘刀進(jìn)行位置信號(hào)傳感器布設(shè)接線，測(cè)控裝置為754和750，二者共用同一測(cè)控柜。

3.3 故障查找過(guò)程分析

①發(fā)生故障后，二次接線工作人員停工，由自動(dòng)化工作人員進(jìn)行故障查找工作。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，測(cè)控柜測(cè)控裝置Ⅱ遙信回路存在接地情況，利用萬(wàn)用表對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)公共端對(duì)地電壓+30 V，遠(yuǎn)低于正常的+110 V值，存在接地情況；

②拉路法進(jìn)行故障位置確定，通過(guò)對(duì)各外匯路接線通過(guò)接地測(cè)量檢查，確定故障原因是由于750測(cè)控裝置電源信號(hào)消失導(dǎo)致了直流接地故障；而在查看設(shè)計(jì)圖紙后發(fā)現(xiàn)，該消失的信號(hào)所對(duì)應(yīng)的端子排同時(shí)與公用測(cè)控裝置外回路連接又與屏內(nèi)環(huán)線進(jìn)行連接，還與754裝置的遙信回路連接，造成此次直流接地故障的誘因是遙信回路的接地。而造成電源指示燈常亮的原因則是通過(guò)直流系統(tǒng)將電流反送至空氣開關(guān)下端所造成的。

3.4 故障排除與分析

將750與754兩測(cè)控裝置間連接的信號(hào)環(huán)線進(jìn)行拆除，再次送電后，接地故障消失，電源指示燈恢復(fù)正常工作。

該故障的出現(xiàn)主要是由于線路在設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有考慮到信號(hào)環(huán)線的問(wèn)題，而相關(guān)審查單位也并未發(fā)現(xiàn)該問(wèn)題，施工組織人員在施工時(shí)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致了故障的出現(xiàn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)變電站直流系統(tǒng)接地故障的危害進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，分別介紹了不同的接地故障形式以及易引發(fā)接地故障的原因。提出了直流系統(tǒng)接地故障處理時(shí)必須遵循的原則以及可供采用的接地故障查找及處理措施，最后，本文對(duì)一起直流系統(tǒng)接地故障的實(shí)例進(jìn)行了分析，希望能夠?yàn)樽冸娬局绷飨到y(tǒng)接地故障的查找與處理提供借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 耿星.變電站直流系統(tǒng)接地故障查找與處理方法思考[J].廣東科技， 2013，（14）.

[2] 鄭憲偉.變電站直流系統(tǒng)接地故障查找與處理[J].黑龍江科學(xué)，2014， （12）.

[3] 李洪立.淺談變電站直流系統(tǒng)接地故障和處理[J].科技展望，2015，（8）.

[4] 江霞.探究變電站直流系統(tǒng)接地故障的查找原則及處理策略[J].低碳世界，2014，（5）.