變電站直流接地故障實(shí)例分析及應(yīng)對措施

陳慧昭 梅敏

【摘 ?要】變電站直流接地故障是最常見的直流故障。文章講述了變電站直流接地故障處理方法，并對變電站直流常見接地故障作了具體分析，在此基礎(chǔ)上提出變電站直流接地故障的應(yīng)對措施及如何防范直流接地故障發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】直流系統(tǒng);接地故障;消除缺陷

0引言

變電站直流系統(tǒng)為繼電保護(hù)、控制系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、事故照明、交流不間斷電源等設(shè)備提供電源，對變電站的安全運(yùn)行起著重要作用。直流負(fù)荷分布廣泛，接地機(jī)會多，因而接地是直流系統(tǒng)的常見故障。當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，直流系統(tǒng)中沒有短路電流，不會引起任何危害，系統(tǒng)仍可繼續(xù)運(yùn)行，但接地故障應(yīng)及時(shí)消除。否則如果再發(fā)生另一點(diǎn)接地，直流系統(tǒng)可能構(gòu)成兩點(diǎn)接地短路，從而造成保護(hù)裝置誤動或者拒動、開關(guān)意外跳閘或者拒動、運(yùn)行人員無法掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等嚴(yán)重后果。因此，變電站發(fā)生直流接地故障時(shí)，必須盡快查出故障點(diǎn)并消除缺陷。

1 直流接地故障查找方法

排除直流接地故障，關(guān)鍵是接地故障定位。直流接地故障較為復(fù)雜。金屬接地（直接接地）的情況相對容易排查，難點(diǎn)是非金屬接地（高阻接地），由空氣潮濕導(dǎo)致設(shè)備的元器件絕緣降低、或電纜老化、破損等引起，且隨著環(huán)境的變化而變化，情況較為復(fù)雜。本著先易后難的原則，考慮負(fù)荷的重要性，優(yōu)先考慮戶外設(shè)備絕緣降低的可能性，先室外部分、后室內(nèi)部分;先排查信號電源、刀閘操作電源，后裝置電源、控制電源;先雙電源供電回路，后單電源供電回路等。

1.1借助輔助設(shè)備，初步判斷有接地支路。

①借助絕緣監(jiān)測裝置。目前，絕緣監(jiān)測裝置是直流系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置，可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測直流系統(tǒng)對地絕緣情況，顯示絕緣7 kΩ以下的直流回路的編號。但對高阻接地?zé)o能為力。借助絕緣監(jiān)測裝置，只能初步判斷接地支路，需要再逐級排查。

②轉(zhuǎn)移負(fù)荷。轉(zhuǎn)移負(fù)荷法適用于雙電源供電負(fù)荷。先將雙電源供電的負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移到同一段直流母線上，記錄接地狀況，再全部轉(zhuǎn)移到另一段直流母線上，記錄接地狀況。對比兩次接地情況，可以判斷雙電源負(fù)荷是否存在接地。如果存在接地，則將雙電源供電負(fù)荷逐一轉(zhuǎn)移到另一段直流母線上，逐一觀察接地狀況。如果接地信號隨著負(fù)荷的轉(zhuǎn)移而轉(zhuǎn)移，則接地點(diǎn)在該回路上。如果沒有變化，則該回路沒有接地點(diǎn)。通過轉(zhuǎn)移負(fù)荷，可以確定雙電源供電的負(fù)荷是否存在接地點(diǎn)，但無法定位具體接地點(diǎn)。

1.2利用直流接地查找儀進(jìn)行故障定位。

利用直流接地查找儀無需斷開直流電源，可帶電查找直流接地故障，定位具體接地點(diǎn)，便于操作。目前常用的直流接地查找儀有廣州仟順電子設(shè)備有限公司的QDB-81型直流接地查找儀和廣州拓威訊科技發(fā)展公司的TOPWHIP-683DB型直流接地查找儀，實(shí)際使用效果良好，但局限于接地電阻為0-200kΩ內(nèi)的接地故障，對于大于200kΩ的高阻接地，無法準(zhǔn)確定位接地故障。

1.3拉回路法：

根據(jù)負(fù)荷的重要性，經(jīng)申請調(diào)度同意后，關(guān)斷該回路的直流電源，在批準(zhǔn)的時(shí)間內(nèi)通過兆歐表逐段檢測回路絕緣。當(dāng)切除某一個(gè)回路時(shí)故障消失，說明故障就在該回路中。繼續(xù)運(yùn)用拉路法，就可確定故障在該回路的哪一支路中。

2 直流接地故障實(shí)例分析

2.1 直流回路受潮引起的接地

陰雨天氣時(shí)空氣濕度增加，如果雨水飄入未經(jīng)密封嚴(yán)實(shí)的戶外端子箱，使接線頭和外殼導(dǎo)通起來，就引起了直流接地。例如未裝防雨罩的瓦斯繼電器和壓力釋放繼電器。在持續(xù)的梅雨天氣時(shí)，潮濕的空氣也會使戶外破損的電纜芯絕緣大大降低，引起直流接地。

某變電站報(bào)直流系統(tǒng)接地信號，檢查發(fā)現(xiàn)#2直流母線絕緣降低，接地電阻值為正對地39千歐，為正接地。經(jīng)直流接地查找儀檢測，2120Z支路正接地，為110kV GIS場地110kV母線PT間隔就地控制柜內(nèi)的接地刀閘位置指示信號回路。對控制柜內(nèi)的信號回路作進(jìn)一步排查，最終檢測到1QE接地刀閘的位置指示回路絕緣較低，其對地電阻為0.48兆歐。對1QE接地刀閘機(jī)構(gòu)箱進(jìn)行開蓋檢查，發(fā)現(xiàn)刀閘機(jī)構(gòu)箱內(nèi)布滿水珠，尤其機(jī)構(gòu)箱底部的二次接線航空插座受潮嚴(yán)重。對機(jī)構(gòu)箱內(nèi)受潮部分進(jìn)行吹干處理，回路絕緣電阻值有所上升，但仍未達(dá)到要求，需拆開航空插座進(jìn)行進(jìn)一步處理檢查。

本起直流接地故障是由于機(jī)構(gòu)箱內(nèi)設(shè)計(jì)不合理造成的。由于接地刀閘機(jī)構(gòu)箱與就地控制柜之間的二次回路是通過接地刀閘機(jī)構(gòu)箱上的航空插座進(jìn)行連接，而航空插座裝在機(jī)構(gòu)箱體的底部顯然不合理。機(jī)構(gòu)箱一旦進(jìn)水，水必然積聚在底部，航空插座上的二次接線就受潮而導(dǎo)致絕緣降低。

2.2接線錯(cuò)誤引起的接地

在新建或者技改的變電站中，常常發(fā)生因?yàn)榻泳€錯(cuò)誤而引起的直流接地。如兩路直流回路混接、交直流混接等。

某站報(bào)#1、#2直流系統(tǒng)電壓異常，絕緣監(jiān)測儀顯示#1直流系統(tǒng)正極對地電壓65.3V、正極對地絕緣電阻61.67kΩ，負(fù)極對地電壓169.5V、負(fù)極對地絕緣電阻999.99kΩ;#2直流系統(tǒng)正極對地電壓169.6V、正極對地絕緣電阻999.99kΩ，負(fù)極對地電壓65.1V、負(fù)極對地絕緣電阻61.36kΩ。

由數(shù)據(jù)可初步判斷#1直流系統(tǒng)正極通過某一支路與#2直流系統(tǒng)負(fù)極形成環(huán)網(wǎng)。由于該站直流電源采用一路供電，一路備用方式，可采用對每一負(fù)荷支路合備用電源空開，斷運(yùn)行電源空開的方法查找環(huán)網(wǎng)點(diǎn)。當(dāng)212Z支路（110kV旁路測控屏電源）由1M切換到2M運(yùn)行時(shí)，直流系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常，當(dāng)221Z支路（公用測控屏電源）由2M切換到1M時(shí)，直流系統(tǒng)電壓也恢復(fù)正常。因此環(huán)網(wǎng)點(diǎn)就在旁路測控屏和公用測控屏的某個(gè)支路中。旁路端子箱有兩路刀閘信號接點(diǎn)接入公用測控屏，分別為1112合位、1112分位，1113合位、1113分位，如圖1所示，這幾對接點(diǎn)取#1直流系統(tǒng)來的正電，接#2直流系統(tǒng)負(fù)電，致使#1與#2直流系統(tǒng)形成環(huán)網(wǎng)。將上述信號接點(diǎn)的電源改接#2直流系統(tǒng)，直流系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常。

3直流接地故障應(yīng)對措施

變電站直流系統(tǒng)由各種保護(hù)、控制設(shè)備、二次電纜、端子箱等構(gòu)成，系統(tǒng)中設(shè)備多、回路復(fù)雜，在長期運(yùn)行過程中由于環(huán)境和氣候的變化、設(shè)備和電纜的磨損等問題發(fā)生絕緣老化破損、灰塵沉淀、金屬生銹、潮濕、漏水等各種情況，不可避免地導(dǎo)致直流接地故障發(fā)生。

通過直流接地故障實(shí)例分析，可以得到經(jīng)驗(yàn)：

（1）繼電保護(hù)人員查找直流接地故障時(shí)，要先了解直流系統(tǒng)接線方式，根據(jù)接地故障發(fā)生前的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，排除干擾因素，盡快找出接地故障的原因。

（2）直流系統(tǒng)中配備性能可靠的絕緣監(jiān)察裝置，接地故障處理中使用先進(jìn)的接地查找儀器，可大大縮短直流接地故障的查找時(shí)間，提高工作效率。

（3）直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工應(yīng)該規(guī)范，嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)程規(guī)定及反措要求，圖紙資料應(yīng)保存完整、設(shè)備名稱編號應(yīng)標(biāo)示清楚無誤，設(shè)備驗(yàn)收時(shí)應(yīng)仔細(xì)嚴(yán)謹(jǐn)。

（4）直流系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)中，可結(jié)合設(shè)備停電定檢，建立直流回路絕緣數(shù)據(jù)庫，加強(qiáng)絕緣管理。利用設(shè)備停電定檢機(jī)會，用兆歐表對直流回路絕緣進(jìn)行檢查，記下直流回路的絕緣。對絕緣較差的回路，待空氣潮濕時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注，有效防范直流接地故障的發(fā)生及提高接地故障排查的效率。同時(shí)，對室外容易發(fā)生直流接地故障的端子箱、瓦斯接線盒、CT接線盒、壓力表和刀閘輔助接點(diǎn)接線盒等設(shè)備部位做好防潮封堵、防雨措施，對可能導(dǎo)致絕緣下降的各因素進(jìn)行清理。

（5）梅雨季節(jié)及暴雨后加強(qiáng)設(shè)備巡視，檢查箱體內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行工況。梅雨季節(jié)及暴雨后檢查戶外端子箱、匯控柜、機(jī)構(gòu)箱的箱體內(nèi)部是否存在漏水、滲水痕跡。箱體內(nèi)繼電器是否存在發(fā)霉現(xiàn)象，箱體內(nèi)部是否腐蝕生銹、箱門關(guān)閉是否嚴(yán)密，門鎖是否完好，箱體內(nèi)部溫度、濕度控制器設(shè)置是否符合廠家要求，加熱器是否正常投入運(yùn)行，加熱器外部輸入交流電源是否正常等，防止因?yàn)橄潴w內(nèi)部運(yùn)行環(huán)境的改變造成直流接地。

4結(jié)語

變電站直流系統(tǒng)是不接地系統(tǒng)，運(yùn)行中由于自然環(huán)境、人為等因素影響，多種多樣的直流接地故障經(jīng)常發(fā)生。當(dāng)發(fā)生直流一點(diǎn)接地故障時(shí)，應(yīng)借助直流監(jiān)測系統(tǒng)等設(shè)備立即進(jìn)行故障排查，防止直流接地時(shí)間過長，導(dǎo)致變電站一二次設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)增加。

為了減少直流接地故障發(fā)生的頻率，在直流系統(tǒng)設(shè)備投運(yùn)前及投運(yùn)后的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)環(huán)節(jié)中都應(yīng)該嚴(yán)格按照運(yùn)行管理規(guī)定及反措要求，合理布局、正確接線，加強(qiáng)對直流系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的把控和管理，及時(shí)消除影響直流系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行的不利因素。

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作者簡介：

陳慧昭，女，1989年生，學(xué)士，工程師，從事變電站自動化運(yùn)維工作;

梅敏，男，1988年生，碩士，副高級工程師，從事變電站設(shè)備運(yùn)維檢修工作。

（作者單位：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局）