變電站直流系統(tǒng)接地故障快速定位及其預(yù)防對(duì)策

摘 要：變電站直流系統(tǒng)，作為全變電站的繼電保護(hù)裝置，也肩負(fù)著為二次回路提供電壓的重任，因此該系統(tǒng)的運(yùn)行以及運(yùn)行穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全正常運(yùn)營(yíng)。對(duì)于整個(gè)變電站直流系統(tǒng)而言，其接地故障是影響整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性的首要問(wèn)題，必須引起高度重視。而如何快速地第一時(shí)間定位變電站直流系統(tǒng)接地故障并充分做好預(yù)防工作，對(duì)于整個(gè)直流系統(tǒng)至關(guān)重要。因此，本文系統(tǒng)地分析了變電站直流系統(tǒng)的構(gòu)成，并在此基礎(chǔ)上指出了如何快速定位變電站直流系統(tǒng)接地故障以及該類故障應(yīng)當(dāng)如何防范，從而為檢修人員提供了思路，切實(shí)保證了變電站直流系統(tǒng)正常運(yùn)營(yíng)。

關(guān)鍵詞：變電站直流系統(tǒng)；接地故障；快速定位；預(yù)防對(duì)策

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）18-0051-02

1 引 言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)電力的需求也越來(lái)越大，并且也對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)提出了更嚴(yán)格的要求。電力系統(tǒng)能否穩(wěn)定正常運(yùn)行是電力持續(xù)供應(yīng)的重要保證。變電站直流系統(tǒng)（DC system）是二次系統(tǒng)的核心組成部分。因此，該系統(tǒng)是否能夠不出現(xiàn)事故地正常工作對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)地穩(wěn)定和安全至關(guān)重要。通常情況下，在直流系統(tǒng)中，接地故障是直接威脅變電運(yùn)行的一類運(yùn)行故障，并且引起了維護(hù)檢修人員的廣泛關(guān)注。研究實(shí)踐表明，當(dāng)直流系統(tǒng)中出現(xiàn)接地故障，極其有可能造成斷路器偷跳，會(huì)導(dǎo)致直流系統(tǒng)直接短路，致使直流電源中斷供電，甚至?xí)霈F(xiàn)斷路裝置誤跳及拒跳的事故，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，威脅社會(huì)公共財(cái)產(chǎn)安全。因此，對(duì)于變電站直流系統(tǒng)的檢修工作，如何做好接地故障的預(yù)防工作，以及在故障發(fā)生后，如何在第一時(shí)間內(nèi)快速對(duì)故障進(jìn)行分析定位是檢修工作的一個(gè)重要任務(wù)，這一任務(wù)的良好完成，勢(shì)必會(huì)對(duì)直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行以及電網(wǎng)地正常工作帶來(lái)可觀的益處。本文分析了變電站直流系統(tǒng)的構(gòu)成，并在此基礎(chǔ)上闡述了快速定位直流系統(tǒng)接地故障的必要性，并據(jù)此進(jìn)一步給出了快速定位直流接地故障的流程、方法以及如何防患于未然，做好變電站直流系統(tǒng)接地故障的預(yù)防措施，從而為檢修人員提供了思路，切實(shí)保證了變電站直流系統(tǒng)正常運(yùn)營(yíng)。

2 變電站直流系統(tǒng)的構(gòu)成

圖1為變電站直流系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖。該直流系統(tǒng)的主要組成部分為：直流電源、直流母線和直流饋線等。如圖可知，直流電源又由蓄電池組和相應(yīng)的充電設(shè)備構(gòu)成，其中的蓄電池組是通過(guò)三個(gè)及其以上各蓄電池相互串聯(lián)得到的。由串聯(lián)電路的原理可知，當(dāng)變電站直流系統(tǒng)所需要達(dá)到的電壓越高，則所需要相互串聯(lián)的蓄電池單體的個(gè)數(shù)也就相應(yīng)的要越多，具體個(gè)數(shù)的需要通過(guò)串聯(lián)分壓原理計(jì)算得到；同樣，若對(duì)直流系統(tǒng)所輸出的電流有較高的要求，則需要對(duì)并聯(lián)的蓄電池個(gè)數(shù)及電流進(jìn)行計(jì)算和設(shè)置。充電設(shè)備對(duì)直流電源進(jìn)行充電，且充電方式為恒壓充電。通常情況下，充電設(shè)備對(duì)直流電源充滿電時(shí)，此時(shí)直流電源處于過(guò)充狀態(tài)。

3 快速定位變電站直流系統(tǒng)接地故障的必要性

假設(shè)在變電站直流系統(tǒng)中已經(jīng)出現(xiàn)了某一點(diǎn)接地，如果不能夠第一時(shí)間找到該接地故障點(diǎn)，就極有可能出現(xiàn)其他點(diǎn)的接地故障，而這種情況出現(xiàn)之后，將會(huì)直接導(dǎo)致直流系統(tǒng)中出現(xiàn)短路，從而造成直流系統(tǒng)中直流電源供電不正常，當(dāng)運(yùn)行中的直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地之后，運(yùn)維檢修人員應(yīng)立即進(jìn)行檢查處理，避免進(jìn)一步發(fā)展為兩點(diǎn)接地故障。因此，若在變電站直流系統(tǒng)中出現(xiàn)某點(diǎn)接地事故后，不能快速找到事故點(diǎn)，將會(huì)導(dǎo)致其他點(diǎn)出現(xiàn)接地事故，進(jìn)而導(dǎo)致直流電源停止供電，電力需求得不到正常供應(yīng)，造成較高的國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失，不利于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程。因此當(dāng)變電站直流系統(tǒng)出現(xiàn)某單點(diǎn)故障后，快速找出該點(diǎn)的位置是變電站正常供電的關(guān)鍵工作，具有極大的必要性。

4 直流系統(tǒng)接地故障快速定位方法及預(yù)防措施

4.1 直流系統(tǒng)接地故障快速定位方法

4.1.1 絕緣監(jiān)測(cè)裝置可選出接地支路

通常情況下，在變電站直流系統(tǒng)中設(shè)置有直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置。該裝置的檢測(cè)原理為電橋平衡。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)某點(diǎn)接地，絕緣檢測(cè)裝置中的電橋平衡就會(huì)遭到破壞，從而發(fā)出警報(bào)。一般情況下，絕緣檢測(cè)裝置只能夠精確地判斷出支路中的接地點(diǎn)，對(duì)于母線中出現(xiàn)的接地故障點(diǎn)則難以識(shí)別。

當(dāng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置識(shí)別出故障點(diǎn)時(shí)，運(yùn)行維護(hù)人員應(yīng)首先拉合饋線空開檢查接地信號(hào)是否消失，判斷選線結(jié)果是否正確，并及時(shí)隔離故障支路，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大，待二次檢修人員到現(xiàn)場(chǎng)后通過(guò)電位測(cè)量方法準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)后排除故障。若選出支路不能真實(shí)反映故障點(diǎn)，應(yīng)及時(shí)通知二次檢修人員盡快到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查。

4.1.2 絕緣監(jiān)測(cè)裝置無(wú)法選出接地支路

（1）拉路法

在使用拉路法定位直流系統(tǒng)接地點(diǎn)故障時(shí)，首先要做的一點(diǎn)是及時(shí)通知相關(guān)部門，并且遵循先信號(hào)回路后操作回路的原則，并且保證每次斷開支路低壓斷路器的時(shí)間不能夠超過(guò)3s。除此之外，對(duì)于斷開電源可能導(dǎo)致誤出口的裝置應(yīng)提前做好隔離措施。

（2）分段隔離法

第一步要做的檢查工作：檢查直流母線的外側(cè)有沒(méi)有干擾物質(zhì)附著；第二步要做的工作：通過(guò)輪流退出充電設(shè)備、蓄電池組等方式判斷故障點(diǎn)是否發(fā)生在充電設(shè)備或蓄電池本體。最關(guān)鍵的步驟是最后一步，檢查直流母線有沒(méi)有出現(xiàn)環(huán)供現(xiàn)象。

經(jīng)過(guò)以上檢查，若仍然沒(méi)有找到接地故障點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)通過(guò)斷開系統(tǒng)中的充電設(shè)備，以此來(lái)檢查是不是存在互串現(xiàn)象。

4.2 直流系統(tǒng)接地故障預(yù)防措施

（1）對(duì)于變電站直流系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，相關(guān)管理和運(yùn)維人員的工作能力以及專業(yè)素養(yǎng)，以及對(duì)事故的判斷和處理能力是相當(dāng)重要的。因此，在相關(guān)人員上崗時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)其職業(yè)素質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格考查。同時(shí)，對(duì)于已經(jīng)在職的相關(guān)運(yùn)維人員應(yīng)該定期開展事故處理培訓(xùn)，并設(shè)置排除故障的比賽，從而激勵(lì)相關(guān)員工更好的培養(yǎng)自身處理各項(xiàng)事故的能力。

（2）定期對(duì)變電站直流系統(tǒng)工作進(jìn)行驗(yàn)收。重點(diǎn)完成蓄電池充放電試驗(yàn)、充電設(shè)備工作狀態(tài)檢查、絕緣檢測(cè)裝置選線功能測(cè)試、直流饋線接入前絕緣測(cè)試等試驗(yàn)項(xiàng)目、直流饋線低壓斷路器標(biāo)示檢查，確保蓄電池、充電設(shè)備可靠運(yùn)行，絕緣監(jiān)測(cè)裝置參數(shù)設(shè)置正確。

（3）變電站內(nèi)的直流系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備圖樣、說(shuō)明書應(yīng)完善、齊備；站內(nèi)直流系統(tǒng)原理圖應(yīng)清晰、準(zhǔn)確，并與實(shí)際接線相符，便于檢修人員查找故障時(shí)使用。變電運(yùn)維人員在平時(shí)設(shè)備巡視時(shí)應(yīng)加強(qiáng)戶外表計(jì)、主變非電量繼電器、油位計(jì)以及戶外開關(guān)端子箱、機(jī)構(gòu)箱的防潮防滲檢查。

5 結(jié) 語(yǔ)

變電站直流系統(tǒng)是二次系統(tǒng)的核心組成部分，是保證電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵組成部分。而直流接地故障是威脅該系統(tǒng)的重大問(wèn)題，因此在事故發(fā)生之前應(yīng)正確及時(shí)做好防護(hù)措施，真正做到防患于未然，是解除該類威脅一個(gè)最主要的方法。而當(dāng)變電站直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生后，首要的解決問(wèn)題的關(guān)鍵之處在于第一時(shí)間找到并定位直流接地故障點(diǎn)。維護(hù)排查人員應(yīng)當(dāng)熟悉直流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及絕緣監(jiān)測(cè)裝置選線原理，綜合當(dāng)下環(huán)境，快速定位故障點(diǎn)并及時(shí)排除故障，使直流系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，在最短時(shí)間內(nèi)解決出現(xiàn)的問(wèn)題，從而保證電力系統(tǒng)地正常運(yùn)行。

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收稿日期：2018-5-23