水電廠直流系統(tǒng)接地故障分析及處理

劉興榮

[摘 要]文章首先探討了不同類型的直流系統(tǒng)接地故障，并簡要介紹了接地故障的絕緣檢測方法。其次重點分析水電廠直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生的原因，以及處理過程中應(yīng)用的主要技術(shù)。詳細(xì)總結(jié)萬用表測量法中的技術(shù)要點，幫助技術(shù)人員快速判斷故障位置，并制定出有效處理方案。

[關(guān)鍵詞]直流系統(tǒng)；接地故障；故障分析

中圖分類號：TM86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）02-0223-01

一、直流系統(tǒng)接地故障類型

阿鳩田水電站建設(shè)規(guī)模龐大，為保障水電廠的正常運(yùn)行，接地故障預(yù)防成為檢修工作中的重點內(nèi)容，下面將對直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生的類型進(jìn)行分析。

1、電阻性單點接地

水電廠直流系統(tǒng)運(yùn)行過程中，接地部分的電阻值大于系統(tǒng)中電壓流通的阻值，會造成線路中干擾過電壓不能正常流入到接地端，對供配電環(huán)節(jié)造成影響。該種情況是因電阻值單向增大造成的，絕緣保護(hù)層受到干擾，輸電線路正常運(yùn)行狀態(tài)下會發(fā)生告警，表示接地端已經(jīng)出現(xiàn)異常，雖然在短時間內(nèi)不會對系統(tǒng)穩(wěn)定性造成影響，但如果不及時維護(hù)，會引發(fā)兩點接地的嚴(yán)重后果。

2、多點經(jīng)高阻接地

此時檢驗直流系統(tǒng)接地部分的電阻阻值會有明顯降低，與常規(guī)工作狀態(tài)不同，阻值變化會超出額定范圍。故障發(fā)生后并不能第一時間發(fā)出警告，報警系統(tǒng)是根據(jù)阻值設(shè)定范圍進(jìn)行導(dǎo)通的，只有阻值下降到安全范圍之外，系統(tǒng)才會自動報警。技術(shù)人員對各接地點的電阻值進(jìn)行測量，會發(fā)現(xiàn)都有明顯的增高，因此判斷故障發(fā)生的具體位置會產(chǎn)生困難，需要進(jìn)一步分析。

3、多分支接地

線路中接地點設(shè)置不合理，出現(xiàn)多點共同接地的情況，常規(guī)使用中干擾磁場也增多。該故障類型發(fā)生后很難找到具體的斷開點，線路整體形式遭到破壞，分線路中的接地點在總線路中重復(fù)存在，為檢修工作帶來困難。判斷故障發(fā)生點時需要將現(xiàn)場線路全面檢修。

二、直流系統(tǒng)接地故障絕緣檢測法

1、正負(fù)母線接地檢測法

接地故障發(fā)生后最明顯的特征是電阻值發(fā)生變化，針對這一特點，可以使用靜態(tài)檢驗法來判斷故障發(fā)生的具體位置。分別測量正負(fù)子母線路中存在的工作電壓變化，斷電情況下測量電阻也能夠觀察到變化，通過選取不同的測量點，來判斷出線路中異常明顯的部分。該種方法將正負(fù)兩端同時接地，能夠節(jié)省故障判斷所用時間。但也存在一些缺點，檢測過程中容易產(chǎn)生誤差，對最終結(jié)果準(zhǔn)確度造成影響。

非平衡電橋法。該種方法適用于不同種接地方法，并且結(jié)果準(zhǔn)確性也有明顯提升，故障判斷所用時間短。存在的缺點是需要分別將正負(fù)極線路接地，測量其中的阻止大小。但字母線路中流經(jīng)的電流是不斷改變的，因此在電阻上也會有明顯差異變化，不利于后續(xù)故障引發(fā)原因的判斷。母線中的電壓變化具有一定的周期性，僅僅將現(xiàn)場工作環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的變化用于判斷不具有科學(xué)性，需要引入故障發(fā)生后的變化周期。檢驗環(huán)節(jié)中還需要將線路中存在的電流全部導(dǎo)出，測量純凈的電阻值，并結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行需求計算出額定的阻值范圍，提升系統(tǒng)使用安全。

2、支路對地絕緣電阻檢測方法

支路絕緣故障檢測過程中會使用到電子儀器。絕緣層功能喪失后線路中流經(jīng)的電流會所到干擾。接地部分反饋得到的信息也會發(fā)生變化，使用無源CT對線路進(jìn)行檢測?？梢圆蹲降叫畔⒌淖兓⒎答佒量偪刂葡到y(tǒng)中，及時沒有達(dá)到告警發(fā)出的級別，也能夠幫助工作人員快速了解線路中存在的異常。該種檢測方法成本低耗時短，但容易將導(dǎo)線的極性錯誤識別，需要在應(yīng)用前特別注意。

上述方法為交流檢測法，下面對直流法進(jìn)行講解。當(dāng)水電廠工作線路系統(tǒng)中出線接地故障后，直流電壓會發(fā)生改變，部分電流應(yīng)漏電而流失。直流法是將這部分電流轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，反饋到控制系統(tǒng)中，技術(shù)人員觀察最終的結(jié)果便可以判斷漏電的具體情況。常用的檢測工具是互感器，漏電信號在4—20毫安范圍內(nèi)，因此要求檢驗儀器準(zhǔn)確無誤，在恒溫環(huán)境下進(jìn)行，現(xiàn)場溫度過高或者過低都會對數(shù)據(jù)造成影響。

三、直流系統(tǒng)接地故障原因分析

1、人為因素

造成水電廠直流系統(tǒng)接地故障的因素有很多，其中最常見的原因是人為操作錯誤造成的。電力系統(tǒng)維護(hù)人員在接線時出現(xiàn)錯誤，或者在沒有絕緣層防護(hù)的情況下兩根導(dǎo)線相互碰撞。

2、環(huán)境因素

水電廠大部分線路運(yùn)行環(huán)境是直接暴露在室外的，即使在絕緣層的保護(hù)下也會受到日曬侵蝕，絕緣層使用一段時間后表面會產(chǎn)生裂縫，遇到降雨天氣時潮濕氣體侵入其中，相鄰導(dǎo)線之間產(chǎn)生異常放電，與接地導(dǎo)線接觸后便引發(fā)了故障。

3、設(shè)備因素

設(shè)備采購階段質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不能滿足使用需求，由于缺少檢驗環(huán)節(jié)，質(zhì)量不合格的設(shè)備也被應(yīng)用在水電廠直流電供應(yīng)環(huán)節(jié)中。增大了故障發(fā)生幾率，設(shè)備荷載能力有限，技術(shù)人員常規(guī)操作時一旦達(dá)到設(shè)備承載能力的極限導(dǎo)線便會毀壞，設(shè)備短路、斷路故障也因此發(fā)生。直流系統(tǒng)運(yùn)行過程中會產(chǎn)生振動，對設(shè)備的影響也很大，連接松動的導(dǎo)線受振動影響很容易脫落，接觸到其他的線路引起供電故障。設(shè)備運(yùn)行環(huán)境也會對穩(wěn)定性帶來影響，長期在潮濕、衛(wèi)生條件不好的環(huán)境下使用，設(shè)備表面堆積大量的灰塵，引發(fā)靜電干擾。

四、直流系統(tǒng)接地故障查找及處理方法

1、萬用表測量法

萬用表可以測量線路的電流、電壓以及電阻，使用前要將表的指針調(diào)節(jié)到零點，以免對結(jié)果準(zhǔn)確性造成影響。先將萬用表的正極接地，負(fù)極接入直流系統(tǒng)的導(dǎo)線中，阿靜測量結(jié)果記錄在維修資料中。如果接地端為正極，那么測量系統(tǒng)中的電壓應(yīng)為220V，反之接地端的測量的電壓結(jié)果為220V。技術(shù)人員在使用該種方法對線路進(jìn)行檢驗時，首先要明確系統(tǒng)運(yùn)行的特點，掌握水電廠直流系統(tǒng)運(yùn)行中的各項參數(shù)。在現(xiàn)場對測量結(jié)果進(jìn)行分析對比，得出的結(jié)論也更貼近真實情況。

測量任務(wù)要分別在通電與斷電的情況下來進(jìn)行，找準(zhǔn)需要測量的點，根據(jù)測量結(jié)果分析接地故障發(fā)生的具體位置。逐漸縮小故障發(fā)生的范圍，最終得出準(zhǔn)確結(jié)果，對線路受損情況做出判斷，再有技術(shù)人員商討出具有可行性的解決方案，為直流系統(tǒng)安全運(yùn)行提供保障，供電環(huán)節(jié)也更具有穩(wěn)定性。按照上述順序逐步縮小查找范圍，最終找出接地點予以處理。

2、直流接地故障查找儀查找法

直流接地故障查找儀的基本原理是在接地母線與大地之間施加一個超低頻信號（該信號對保護(hù)、控制設(shè)備沒有影響），其電流沿著接地點方向流動。用連接在手持器上的鉗子，朝著接地電流方向查找，該電流突然消失或接地電阻突然增大的地方即為接地點，利用直流接地故障查找儀查找直流故障過程中不用斷電，完全消除現(xiàn)場分布電容干擾，指示接地方向，“引導(dǎo)”查找人員往接地方向查找，縮短查找時間。尤其是查找雙回路供電接地、環(huán)網(wǎng)供電接地和查找兩段直流串電時，必須具有方向功能，否則不能查找。探測交直流串電引起的接地，多點接地，正、負(fù)極均等電阻接地。用雙鉗口探測法來解決雙回線供電時，支路負(fù)荷電流不確定帶來的干擾。直接顯示各點的接地電阻、容抗、電流，母線電壓、正負(fù)極對地電壓，對地電阻以及交流串電電壓。隨著直流接地故障查找儀的使用，一般的直流接地都能不用拉路法來查找，在很大程度上提高了查找直流接地故障的效率。

小結(jié)：直流系統(tǒng)在水電廠的作用極為重要，當(dāng)發(fā)生直流系統(tǒng)接地故障時，不但要有高精度的檢測設(shè)備，更重要的是查找故障的工作人員要對該廠的直流系統(tǒng)了如指掌，掌握一定的基本查找技巧，積累更多查找直流接地的經(jīng)驗，才能夠快速的消除隱患，確保發(fā)電廠安全運(yùn)行。

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