淺談變電站直流系統(tǒng)接地故障

文 | 張新旺

技術(shù)

淺談變電站直流系統(tǒng)接地故障

文 | 張新旺

直流系統(tǒng)接地的原因

在變電站設(shè)備區(qū)和繼保室內(nèi)，直流系統(tǒng)分布范圍廣、外露部分多、電纜多且較長。所以，很容易受塵土、潮氣的影響，使某些絕緣薄弱元件絕緣性降低，甚至絕緣破壞造成直流接地。直流接地的原因概括如下幾點(diǎn)：

1.絕緣材料不合格、絕緣性能低，或年久失修、嚴(yán)重老化；或存在某些損傷缺陷、如磨傷、砸傷、壓傷、扭傷或過流引起的燒傷等。

2.變電站未及時檢修或檢修質(zhì)量差。

3.工作人員在帶電二次回路上進(jìn)行工作時， 由于將直流電源誤碰到設(shè)備外殼，這種狀況通常會引起直流系統(tǒng)發(fā)生瞬間的接地；另外，在電纜溝施工時，損傷了帶電控制電纜，使得直流對地的絕緣性降低。

4.線路及設(shè)備嚴(yán)重污穢和受潮，使直流對地絕緣嚴(yán)重下降。

5.小動物造成直流接地故障，如老鼠、蜈蚣等小動物爬入帶電回路，造成線路對地短路。

6.某些元件、未使用的螺絲、墊圈等金屬零件掉落在帶電回路上。

7.蓄電池本體漏液或有接地現(xiàn)象。

直流系統(tǒng)接地的危害

直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地后，若未及時發(fā)現(xiàn)處理，在同一極的另一地點(diǎn)再發(fā)生接地或另一極的一點(diǎn)接地，便構(gòu)成兩點(diǎn)接地短路，將造成信號裝置、繼電保護(hù)和斷路器的誤動作。兩點(diǎn)接地還可能會將跳閘回路短路，造成保護(hù)拒動作（甚至越級跳閘），還會引起熔斷器熔斷、燒壞繼電器接點(diǎn)等嚴(yán)重后果。

1.直流正極接地，可造成保護(hù)及自動裝置誤動的可能。一般跳合閘線圈、繼電器線圈與負(fù)極電源接通，如果這些回路再發(fā)生接地，就可能使正極電源被接通和構(gòu)成回路，引起誤動作。在圖1中，直流接地發(fā)生A、B兩點(diǎn)時，將lLJ、 2LJ接點(diǎn)短接，CKJ繼電器得電后誤動作跳閘。A、C兩點(diǎn)接地時，CKJ接點(diǎn)被短接而誤動作跳閘。A、D兩點(diǎn)，F(xiàn)、D兩點(diǎn)接地，都能造成開關(guān)誤跳閘。同理，兩點(diǎn)接地還可能造成誤合閘，誤報信號。

2.直流負(fù)極接地，可造成保護(hù)自動裝置拒絕動作的可能。因為回路中再有一點(diǎn)接地時，跳合閘線圈及保護(hù)繼電器線圈被接地點(diǎn)短接而不能動作。同時，直流回路短路電流會使電源保險熔斷，并且可能燒壞繼電器接點(diǎn)，保險熔斷會失去保護(hù)及操作電源，并且可能燒毀繼電器接點(diǎn)。在圖1中，B、E兩點(diǎn)接地，CKJ線圈被短接，保護(hù)動作時，CKJ不能動作，開關(guān)將不能跳閘且保險將會熔斷。D、E兩點(diǎn)接地時，跳閘線圈LT被短接，保護(hù)動作時及操作時開關(guān)拒跳。同理，兩點(diǎn)接地開關(guān)也可能使開關(guān)拒合，不能報信號。

3.如果直流系統(tǒng)正負(fù)極各一點(diǎn)接地，會造成短路使電源保險熔斷，使保護(hù)及自動裝置、控制回路失去電源。在圖中，直流接地故障發(fā)生在A、E兩點(diǎn)和F、E兩點(diǎn)時，即形成短路使電源保險熔斷。B、E兩點(diǎn)和C、E兩點(diǎn)接地時，在保護(hù)動作或操作時，不但使電源保險熔斷，同時還會燒毀電器接點(diǎn)。

由此可以看出直流系統(tǒng)接地故障的危害非常大，平時加強(qiáng)直流系統(tǒng)絕緣檢測，以防接地故障的發(fā)生。

直流系統(tǒng)接地的處理方法

圖1 直流系統(tǒng)接地故障示意圖

變電站直流系統(tǒng)復(fù)雜，處理接地故障應(yīng)根據(jù)運(yùn)行方式、操作情況、氣候影響來判斷可能接地的位置，以先信號、照明部分后操作部分，先室外后室內(nèi)，先負(fù)荷后電源為原則，采取拉路尋找、分路處理的方法，其歸納如下：

1.首先確定是正極接地還是負(fù)極接地，測量正負(fù)極對地電壓，驗證絕緣檢測裝置報警是否正確。

2.兩段母線之間的區(qū)分，確定發(fā)生直流接地的母線，以縮小查找范圍。

3.如果站內(nèi)二次回路正在施工或檢修應(yīng)立即停止，斷開其工作電源，查看接地是否消除。

4.采用分段分部位拉路法，分析故障可能發(fā)生的原因、大概位置。由二人及以上配合進(jìn)行，其中一人操作，一人監(jiān)護(hù)并監(jiān)視表計指示及信號的變化。利用瞬時停電的方法按照下列順序進(jìn)行:

（1） 斷合現(xiàn)場臨時工作電源。

（2） 斷合故障照明回路。

（3） 斷合信號回路。

（4） 斷合閘回路。

（5） 斷合附助設(shè)備。

（6） 斷合充電回路。

（7） 斷合操作回路。

（8） 斷合蓄電池回路。

查找直流系統(tǒng)接地故障的注意事項

1.查找直流接地故障時，必須至少有二人進(jìn)行。

2.為防止誤判斷，觀察接地現(xiàn)象是否消失時，應(yīng)從測量信號和絕緣檢測裝置檢測結(jié)果綜合判斷。

3.查找直流一極接地故障時，切勿引起另一點(diǎn)接地，以防引起繼電保護(hù)、自動裝置的誤動或拒動，甚至引起短路燒直流保險，導(dǎo)致誤跳閘。

4.當(dāng)直流系統(tǒng)一點(diǎn)接地時，禁止在二次回路上工作。

5.拆除各端子、各開關(guān)的時間應(yīng)盡可能短。瞬停直流電源時，應(yīng)經(jīng)調(diào)度同意，時間不應(yīng)超過3s，動作應(yīng)迅速，防止失去保護(hù)電源及帶有重合閘電源的時間過長。

6.按符合實(shí)際的圖紙進(jìn)行，防止拆錯端子，防止恢復(fù)接線時遺漏或接錯；所拆端子應(yīng)做好記錄和標(biāo)記。

7.由于變電站建設(shè)施工中可能未按照圖紙要求接線，絕緣檢測裝置檢測正、負(fù)極對地電壓或支路報警可能不正確。

8.如是直流系統(tǒng)絕緣嚴(yán)重破壞但未完全接地，所測極對地電壓應(yīng)低于220V(合閘回路應(yīng)低于250V），應(yīng)根據(jù)切除某部分負(fù)荷時，觀察所測電壓值是否下降較多來判斷絕緣損壞的嚴(yán)重處。

9.防止保護(hù)誤動作，必要時在瞬間斷開操作電源前，解除可能誤動的保護(hù)，操作電源正常后再投入保護(hù)。

直流系統(tǒng)接地故障的預(yù)防措施

變電站直流系統(tǒng)經(jīng)常由于氣候自然因素的影響和人為因素的原因而出現(xiàn)接地故障，為了避免直流接地故障的發(fā)生，應(yīng)該在變電站施工和日常的運(yùn)行檢修維護(hù)工作過程中采取有效措施對接地故障進(jìn)行預(yù)防，從而避免接地故障的發(fā)生，保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。主要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行預(yù)防：

（1） 采購時嚴(yán)格把關(guān)，對質(zhì)量不合格的產(chǎn)品堅決抵制，禁止采購已老化的材料、元件和設(shè)備等。

（2） 施工單位在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量和工藝，并對回路進(jìn)行檢查測試,必須進(jìn)行絕緣試驗；如有接地問題，及時處理。

（3） 在回路改造時應(yīng)仔細(xì)核實(shí)每一根電纜，未使用的回路及時拆除，并詳細(xì)記錄及備案。

（4） 在變電站運(yùn)行維護(hù)中應(yīng)定期對蓄電池室通風(fēng)，并在蓄電池室采取有效的防潮措施。

（5） 對室外電纜要加強(qiáng)絕緣檢查和測試工作，應(yīng)及時采取相應(yīng)的措施，避免直流系統(tǒng)接地故障的發(fā)生。

（6）確保斷路器端子箱、斷路器機(jī)構(gòu)箱、隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)箱、手車機(jī)構(gòu)等二次電纜穿管處的封堵和電纜的防護(hù)完好，應(yīng)定期進(jìn)行防雨、防潮、防異物的日常檢查工作，發(fā)現(xiàn)問題及時消除。陰雨天氣時應(yīng)增加設(shè)備的檢查次數(shù)，并重點(diǎn)檢查易發(fā)生接地的重點(diǎn)部位，發(fā)現(xiàn)受潮或進(jìn)水應(yīng)立即處理。

總結(jié)

直流系統(tǒng)接地故障會對變電站甚至電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成十分嚴(yán)重的影響，一旦發(fā)生接地故障，應(yīng)及時地組織相關(guān)人員進(jìn)行查找，從而使得接地故障盡早消除。防范直流接地對直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行極為重要，在日常的站內(nèi)運(yùn)行、巡檢和檢修工作中，應(yīng)做好預(yù)防工作，并加強(qiáng)對直流設(shè)備的維護(hù)與管理，避免直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障，從根本上保證直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行。變電站運(yùn)行檢修人員要不斷提高對直流系統(tǒng)重要性的認(rèn)識，總結(jié)經(jīng)驗，有效查處接地、防范接地，以保證設(shè)備的健康運(yùn)行，使安全工作落到實(shí)處。

（作者單位：新疆金風(fēng)科技股份有限公司）