變電站常見(jiàn)直流系統(tǒng)接地故障分析

李毅 王濤 王甜

摘 要：直流系統(tǒng)在變電站中為二次設(shè)備等提供電源，是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要部分。作為不接地系統(tǒng)，發(fā)生單極接地故障時(shí)，雖不會(huì)立即危害變電站運(yùn)行，但必須立即查找處理，以免再發(fā)生接地時(shí)引起誤動(dòng)或拒動(dòng)事故。本文依據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)對(duì)直流接地故障歸類分析，并提出減少故障發(fā)生的思考，以幫助提高變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng) 接地故障 二次回路

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）07（b）-0021-02

由于直流蓄電池能儲(chǔ)存電能的特性，目前變電站內(nèi)幾乎全部采用直流作為站內(nèi)二次設(shè)備電源以及斷路器操作電源，以應(yīng)對(duì)近區(qū)短路以及全站停電帶來(lái)的交流失電。作為變電站安全運(yùn)行的重要保證，直流電源采用了不接地運(yùn)行方式，正負(fù)極均對(duì)地絕緣，任一極對(duì)地絕緣降低即發(fā)生單極接地時(shí)，不會(huì)立即引起空氣開(kāi)關(guān)跳閘而造成電源消失，從而提高了直流電源的運(yùn)行可靠性。

雖然直流單極接地不會(huì)立即造成危害，但如果再有另一點(diǎn)發(fā)生接地，則很有可能造成變電站開(kāi)關(guān)誤跳閘或保護(hù)拒動(dòng)，引起電網(wǎng)事故，所以直流系統(tǒng)接地仍是一種故障，當(dāng)發(fā)生直流接地時(shí)，需立即查找并排除。本文依據(jù)筆者多年現(xiàn)場(chǎng)檢修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)直流接地故障分類分析，挖掘其背后原因，提出減少直流接地的措施，以幫助提高變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

1 幾起常見(jiàn)直流系統(tǒng)接地故障的分析

雨水滲入機(jī)構(gòu)箱造成直流接地。某變電站大雨過(guò)后突報(bào)直流接地，檢修人員現(xiàn)場(chǎng)使用便攜式接地查找儀注入小電源信號(hào)，利用專用鉗形表依次確定為直流屏上某間隔測(cè)控電源—該間隔測(cè)控屏上信號(hào)電源—該間隔測(cè)控屏上至端子箱的信號(hào)公共端—該間隔端子箱內(nèi)至某刀閘機(jī)構(gòu)箱的信號(hào)公共端，打開(kāi)刀閘機(jī)構(gòu)箱，發(fā)現(xiàn)箱內(nèi)有水珠，信號(hào)公共端接線端子上已生出綠色銅銹。檢修人員將機(jī)構(gòu)箱內(nèi)水珠和銅銹處理后，同步處理了該機(jī)構(gòu)箱密封性，直流接地消失。

電源插件故障造成直流接地。某變電站半夜突發(fā)直流接地，檢修人員現(xiàn)場(chǎng)檢查依次為直流屏上10kV保護(hù)裝置電源—某10kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)裝置電源，排除其余信號(hào)壓板等回路后，最終確定為保護(hù)裝置電源插件。檢修人員更換插件后，直流接地消失。對(duì)該故障電源插件使用絕緣搖表測(cè)量，發(fā)現(xiàn)其進(jìn)線回路對(duì)外殼地之間絕緣接近為零，初步判斷為插件內(nèi)元器件老化。

拆除帶電的二次電纜造成直流接地。某變電站下班時(shí)間突發(fā)直流接地，檢修人員現(xiàn)場(chǎng)檢查后依次確定為直流屏上主變中壓側(cè)開(kāi)關(guān)控制電源—該間隔保護(hù)屏上至GIS設(shè)備控制電源—GIS匯控柜內(nèi)主變側(cè)接地刀閘控制回路—主變高壓側(cè)端子箱內(nèi)至主變高壓側(cè)接地刀閘回路，找到該主變高壓側(cè)地刀，發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)箱已拆除，相關(guān)二次電纜剪掉，其線芯未采取任何絕緣措施直接裸露，現(xiàn)場(chǎng)將端子箱內(nèi)該回路二次接線拆除并做好絕緣措施后，直流接地消失。該回路為主變高壓側(cè)地刀閉鎖中壓側(cè)地刀的電氣閉鎖回路，即必須先推上主變高壓側(cè)地刀方可合上中壓側(cè)地刀，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行主變高壓側(cè)地刀大修工作，施工人員直接剪掉電纜，造成直流接地。

2 常見(jiàn)直流接地故障按類型分類

2.1 單點(diǎn)直接接地

直流系統(tǒng)內(nèi)只有一點(diǎn)接地，并且接地電阻較小，一般小于1kΩ，屬最常見(jiàn)也最易查找和處理的直流接地故障，多發(fā)于單個(gè)機(jī)構(gòu)箱或二次接線盒由于密封不嚴(yán)而引發(fā)的漏水、帶電的二次線芯未采取絕緣化處理等。

2.2 單點(diǎn)絕緣降低

直流系統(tǒng)內(nèi)只有一點(diǎn)接地，但接地阻抗較大，一般大于一千歐，由于接地阻抗較大故接地不明顯，若采用接地查找儀注入小信號(hào)的方法則信號(hào)較弱，較難查找，若采用拉路法逐個(gè)回路排查則較為麻煩，可能對(duì)保護(hù)造成影響。多發(fā)于漏水引起或電源插件等元器件絕緣降低。

2.3 多點(diǎn)絕緣降低

直流系統(tǒng)多點(diǎn)接地，且接地阻抗較大，甚至僅為對(duì)地電容，不管是接地查找儀還是拉路法均難以全部查出，多發(fā)于室外多個(gè)設(shè)備濕度較大或老站二次電纜對(duì)地絕緣降低，不存在單個(gè)設(shè)備的偶然性，而有多個(gè)類似設(shè)備的家族性傾向。

2.4 寄生回路直流接地

雖是一點(diǎn)接地，但由于多路電源同時(shí)供給接地點(diǎn)電源，故用拉路法很難發(fā)現(xiàn)，若采用接地查找儀也會(huì)發(fā)現(xiàn)多個(gè)回路同時(shí)接地，增大了查找難度。

3 常見(jiàn)直流接地故障按位置分類

斷路器、隔離開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱。室外設(shè)備的機(jī)構(gòu)箱由于密封不嚴(yán)、未采用驅(qū)濕設(shè)施、箱門(mén)未關(guān)嚴(yán)等問(wèn)題造成箱內(nèi)進(jìn)水，引起直流接地。變壓器上二次接線盒。多由于密封不嚴(yán)、二次電纜的蛇簧管倒灌進(jìn)水等造成接線盒內(nèi)進(jìn)水而引起直流接地，嚴(yán)重時(shí)甚至引起非電量保護(hù)誤動(dòng)。繼電保護(hù)或自動(dòng)裝置電源插件。電源插件上元器件老化而導(dǎo)致對(duì)地絕緣降低。繼電器等二次元器件。操作箱內(nèi)繼電器、斷路器打壓繼電器等由于元器件老化或長(zhǎng)期處于濕度較高的環(huán)境而造成對(duì)地絕緣降低。二次電纜。多見(jiàn)于二次電纜由于施工原因被拉傷擦傷，或者在套鋼管時(shí)刮傷，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)而造成絕緣逐步降低，最終引起直流接地。屏柜或機(jī)構(gòu)箱內(nèi)二次接線。多見(jiàn)于二次線芯因施工原因被拉傷擦傷，以及一根二次線一頭接有直流電而另一頭作為備用芯而未接入端子排也未采取絕緣措施。

4 常見(jiàn)直流接地故障按原因分類

設(shè)備原因。多見(jiàn)于元器件絕緣老化，以及機(jī)構(gòu)箱因設(shè)計(jì)或制造原因密封不嚴(yán)造成進(jìn)水，而引發(fā)的直流接地。

人為原因有：（1）施工質(zhì)量問(wèn)題。施工過(guò)程造成的二次電纜或二次線的損傷未及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，施工過(guò)程中無(wú)用的二次線未按照變電《安規(guī)》要求做好隔離措施，施工過(guò)程中未對(duì)機(jī)構(gòu)箱、二次接線盒做好防雨措施等。（2）施工安全問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)施工人員野蠻施工，未采取斷電和做好絕緣措施而直接剪斷二次電纜。（3）責(zé)任意識(shí)問(wèn)題。多見(jiàn)于運(yùn)行或檢修人員操作或檢修后未關(guān)嚴(yán)機(jī)構(gòu)箱門(mén)，雨后機(jī)構(gòu)箱進(jìn)水而引起直流接地。

5 減少直流接地的幾點(diǎn)思考

增強(qiáng)機(jī)構(gòu)箱及二次接線盒的密封性。對(duì)接線盒采取增加防雨罩等措施，施工中二次電纜的蛇簧管不得高于接線盒，機(jī)構(gòu)箱外連接處密封膠，端子箱機(jī)構(gòu)箱內(nèi)采取驅(qū)潮措施，均可以降低這些室外設(shè)備因進(jìn)水導(dǎo)致直流接地的概率。

（1）老舊插件及時(shí)更換。按照國(guó)網(wǎng)公司《十八項(xiàng)反措》要求，運(yùn)行6年以上的電源插件宜進(jìn)行更換，有計(jì)劃地將老舊插件以及其他繼電器等元器件更換，將減少這些設(shè)備出故障的概率。

（2）加強(qiáng)施工質(zhì)量意識(shí)。釋放二次電纜以及二次接線的過(guò)程中，應(yīng)注意保護(hù)電纜和二次線，不得硬拉，接線完成后應(yīng)嚴(yán)格按要求進(jìn)行絕緣測(cè)試和耐壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

（3）加強(qiáng)施工中安全意識(shí)。應(yīng)嚴(yán)格要求施工人員不得隨意剪斷二次電纜，現(xiàn)場(chǎng)工作負(fù)責(zé)人應(yīng)加強(qiáng)對(duì)二次電纜重要性的理解，提高安全意識(shí)。

（4）加強(qiáng)運(yùn)行檢修人員的責(zé)任意識(shí)。應(yīng)嚴(yán)格要求現(xiàn)場(chǎng)人員關(guān)牢設(shè)備的門(mén)，并應(yīng)至少由另外一人進(jìn)行檢查，以確定不發(fā)生未關(guān)嚴(yán)的現(xiàn)象。

6 結(jié)語(yǔ)

變電站直流系統(tǒng)接地屬重大隱患，如發(fā)生則必須在最短的時(shí)間內(nèi)處理，不然則可能引起事故。長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)已發(fā)生的故障進(jìn)行持續(xù)性總結(jié)，細(xì)究每一起故障背后的原因，提出針對(duì)性的措施并實(shí)施，必然能減少直流接地故障的發(fā)生，從而提高變電運(yùn)行的安全水平。

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