陰雨季節(jié)一起典型直流接地故障的處理及探討

江蘇常熟發(fā)電有限公司 王屹峰

直流電源系統(tǒng)作為發(fā)電廠、變電站繼電保護(hù)及通信自動(dòng)化等設(shè)備操作電源的供應(yīng)保障，對(duì)于保障電廠負(fù)荷平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)具有關(guān)鍵意義，同時(shí)也影響著各級(jí)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。一旦發(fā)電廠或變電站出現(xiàn)接地故障，直流系統(tǒng)的絕緣就會(huì)明顯降低，配套監(jiān)測(cè)裝置就會(huì)報(bào)警并啟動(dòng)選線，值班人員應(yīng)立即找出并消除直流接地點(diǎn)，否則就會(huì)對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行造成嚴(yán)重后果。本文以常熟發(fā)電繼電器樓在多雨季節(jié)發(fā)生的直流接地事件為例，介紹其解決過程，分析其產(chǎn)生原因并針對(duì)性提出相關(guān)的解決措施。

常熟發(fā)電繼電器樓110 伏直流系統(tǒng)主要為繼電保護(hù)、通信自動(dòng)化裝置等控制操作回路設(shè)備等負(fù)荷供電；220 伏直流系統(tǒng)為發(fā)電機(jī)事故潤(rùn)滑油泵、事故氫密封油泵、汽動(dòng)給水泵的事故潤(rùn)滑油泵、UPS系統(tǒng)等負(fù)荷供電。

當(dāng)變電站或發(fā)電廠直流系統(tǒng)的正極發(fā)生接地故障時(shí)，由于負(fù)極電源一般與跳閘線圈相連，保護(hù)裝置容易發(fā)生誤動(dòng)，而當(dāng)負(fù)極發(fā)生接地故障時(shí)，則有可能面臨保護(hù)拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)正負(fù)極同時(shí)接地時(shí)，跳合閘回路就會(huì)短路，燒壞繼電器觸點(diǎn)并使電源保險(xiǎn)熔斷，控制回路就會(huì)失電，電力安全運(yùn)行也會(huì)受到巨大威脅。因此，一旦出現(xiàn)直流接地，必須迅速排除故障，避免長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

實(shí)例分析

在某個(gè)陰雨天，常熟發(fā)電500千伏繼電器樓110伏直流二段出現(xiàn)正對(duì)地絕緣低報(bào)警，選線裝置啟動(dòng)。如圖1、圖2所示。

通過監(jiān)測(cè)裝置的顯示進(jìn)行了對(duì)應(yīng)檢查，發(fā)現(xiàn)500千伏線路故障錄波器LOABA014653一根外部電纜絕緣低（5013A相），同時(shí)5623線保護(hù)屏II中LOABA014654電纜公共端絕緣低（5013開關(guān)跳閘位置A/B/C相），由于兩根電纜拆后只會(huì)影響5013A相的故障錄波器采樣和5013開關(guān)位置A/B/C三相顯示，不影響開關(guān)主保護(hù)動(dòng)作，考慮天氣情況，先暫時(shí)斷開對(duì)應(yīng)的外部電纜并打開連片，等待天氣晴朗后再進(jìn)行檢查。如圖3和圖4所示。

天氣轉(zhuǎn)晴后，通過開箱檢查，并對(duì)照如圖5 所示的圖紙，先測(cè)量了就地端子箱到500千伏線路I保護(hù)屏II和500千伏線路故障錄波器的三根電纜的絕緣，發(fā)現(xiàn)絕緣顯示正常，然后測(cè)量就地端子箱cb（2）-85、cb（2）-87、cb（2）-89 三個(gè)節(jié)點(diǎn)到中控箱X03-29、X04-29、X05-29的電纜絕緣，發(fā)現(xiàn)由X03-29和X04-29到就地端子箱的這兩根電纜絕緣效果不好，通過更換備用芯，絕緣恢復(fù)正常，報(bào)警消失。

圖1 絕緣監(jiān)測(cè)裝置顯示

圖2 選線裝置顯示

圖3 斷開LOABA014653電纜

圖4 斷開LOABA014654電纜

圖5 500千伏第1串線路側(cè)邊斷路器（5013）輔助接點(diǎn)連接圖（對(duì)應(yīng)部分）

為防止水汽繼續(xù)影響絕緣強(qiáng)度，在更換電纜備用芯后，使用吹風(fēng)機(jī)對(duì)就地端子箱進(jìn)行吹風(fēng)干燥，經(jīng)過定時(shí)觀察，絕緣監(jiān)測(cè)顯示正常，沒有再出現(xiàn)報(bào)警。

故障原因分析

此次接地故障發(fā)生時(shí)正處在陰雨天，環(huán)境濕度較高，因此引起電纜絕緣性能下降。升壓站就地端子箱由于水汽冷凝而在箱壁和端子排上產(chǎn)生水露，進(jìn)而發(fā)生短路接地。同時(shí)檢修人員查勘后發(fā)現(xiàn)，500 千伏升壓站就地端子箱密封條部分脫落導(dǎo)致內(nèi)部進(jìn)水并積聚污垢，判斷均為導(dǎo)致此次直流系統(tǒng)接地故障的重要原因。

另外一個(gè)原因就是，現(xiàn)有絕緣監(jiān)測(cè)手段單一。由于環(huán)境因素很大程度上影響著設(shè)備的絕緣水平，若非直接接地，絕緣監(jiān)測(cè)裝置缺乏對(duì)于干燥環(huán)境下絕緣較差設(shè)備的檢測(cè)能力，僅對(duì)潮濕環(huán)境下出現(xiàn)絕緣性能降低的情況反應(yīng)靈敏。由此可見，提高設(shè)備的絕緣性能不僅需要優(yōu)化設(shè)備材質(zhì)，還應(yīng)保證設(shè)備處在良好的環(huán)境下運(yùn)行。

解決流程的探討

（1）判斷是否存在天氣的影響。若處于陰雨季節(jié)，可以考慮環(huán)境濕度偏高對(duì)回路絕緣性能的影響。

（2）詢問運(yùn)行人員，并檢查保護(hù)屏告警信號(hào)及故障錄波器波形。若有其他異常信號(hào)與報(bào)警信號(hào)一同發(fā)出，可以輔助判斷。

（3）檢修人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，觀察并記錄正負(fù)對(duì)地電壓及當(dāng)前絕緣強(qiáng)度。當(dāng)直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，正負(fù)極之間電壓保持不變。若發(fā)生直流接地故障，以負(fù)極接地為例，由于參考電位向負(fù)極一側(cè)偏移，正極對(duì)地電壓會(huì)明顯升高。

（4）接地故障查找：直流接地查找一般采用在線監(jiān)測(cè)法和拉路法。在線監(jiān)測(cè)法是通過繼電器樓選線裝置判斷故障支路，對(duì)照?qǐng)D紙進(jìn)行分析。可快速查找直流接地故障。拉路法一般以“先信號(hào)后控制、先室外后室內(nèi)”為原則展開。檢修人員在確定大致范圍后通過斷開支路空開來觀察故障的恢復(fù)情況，從而確認(rèn)故障支路及故障點(diǎn)的位置所在。

（5）接地故障排除：若故障點(diǎn)出現(xiàn)在公共回路上，可先對(duì)回路線纜連接處進(jìn)行檢查，例如電纜頭、各連接端子等。若故障點(diǎn)出現(xiàn)在重要回路上，則應(yīng)先申請(qǐng)停電再進(jìn)行處理。除利用選線裝置幫助判斷以外，還可利用直流接地故障查找儀確認(rèn)故障點(diǎn)，便于提高查找效率。

優(yōu)化思路

為了有效防止在陰雨天氣頻繁發(fā)生直流接地事件，結(jié)合電廠實(shí)際情況主要提出如下幾條優(yōu)化思路：

（1）在之后的基建施工方面提高相關(guān)施工規(guī)格及驗(yàn)收要求，從根本上避免直流系統(tǒng)接地故障的發(fā)生。

（2）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查勘情況，500千伏升壓站就地端子箱大部分都有不同程度的老化和銹蝕，應(yīng)定期檢查端子箱、機(jī)構(gòu)箱的密封性，及時(shí)修復(fù)損壞脫落的密封條。檢查端子箱、機(jī)構(gòu)箱內(nèi)加熱器和除濕器的工作性能，及時(shí)更換效果不佳的裝置。

（3）保證斷路器端子箱、機(jī)構(gòu)箱等二次電纜穿管處的封堵措施完備，對(duì)就地端子箱周圍一圈土地以磚塊或水泥鋪設(shè)澆灌，以有效阻隔雨后濕潤(rùn)泥土中的水汽上升。

（4）陰雨天環(huán)境潮濕，易產(chǎn)生污漬，應(yīng)組織人員對(duì)就地端子箱及保護(hù)屏柜的回路線纜進(jìn)行清理，著重檢查回路線纜連接處，保持清潔干燥。

（5）對(duì)于運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)、絕緣老化的設(shè)備，及時(shí)上報(bào)，利用線路檢修停電期進(jìn)行整改。

（6）相關(guān)檢修班組可以編寫《查找直流接地故障作業(yè)指導(dǎo)書》，使查找流程規(guī)范化、程序化，加快排除故障的速度。

（7）學(xué)習(xí)新的直流接地測(cè)試儀的使用方法，加快查找接地點(diǎn)的速度。

總結(jié)

縮短直流接地故障存在的時(shí)間，可以減少繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置和斷路器的誤動(dòng)和拒動(dòng)，從而可以減少事故停電造成的損失，可以減少因直流接地造成的直流電源短路而引起的設(shè)備損壞事故。針對(duì)直流系統(tǒng)，日常的防范以及出現(xiàn)直流接地點(diǎn)后的處理措施都亟待我們?nèi)ジ倪M(jìn)和提升。