解決變電站室外直流接地的措施

林望青

(汕頭供電局，廣東 汕頭 515041)

0 引言

在發(fā)電廠和變電站中，各種控制和保護(hù)系統(tǒng)極為復(fù)雜，對其運(yùn)行可靠性要求非常高，即便控制及保護(hù)系統(tǒng)很完善，若沒有一個(gè)可靠、穩(wěn)定的工作電源也是很容易出現(xiàn)問題的，所以，在發(fā)電廠和變電站中一般都采用直流電源系統(tǒng)。

一旦直流系統(tǒng)接地，直接影響全站控制和保護(hù)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，若不及時(shí)排除直流接地故障，極有可能導(dǎo)致開關(guān)誤跳閘、直流電源的正負(fù)極短路而使整個(gè)變電站的控制部分癱瘓，進(jìn)而擴(kuò)大事故范圍，危及電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行［1－2］。直流接地的地點(diǎn)大部分都在室外，常見的直流接地問題有以下3類:第1類發(fā)生在閘刀副接點(diǎn)上;第2類發(fā)生在主變壓器的本體接點(diǎn)上(輕重瓦斯接點(diǎn)、溫度接點(diǎn)、油位計(jì)接點(diǎn));第3類是施工過程中接線不正確、校驗(yàn)不規(guī)范使2段直流母線(I，II)搭接在一起，產(chǎn)生寄生回路導(dǎo)致直流接地。通過幾種常見直流接地情況的分析，正確處理好相關(guān)關(guān)鍵點(diǎn)，消除隱患，避免發(fā)生直流接地而影響全站的安全運(yùn)行。

1 案例分析

1.1 案例1

如果下雨時(shí)間較長，變電站室外的220 kV，110 kV刀閘輔助接點(diǎn)就有可能發(fā)生接地。其實(shí)，刀閘輔助接點(diǎn)接地不外3點(diǎn):雨水順著操作連桿落進(jìn)副接點(diǎn);桶狀的不銹鋼罩殼碰到副接點(diǎn);連接副接點(diǎn)的電纜因時(shí)間長久而老化。

解決方案1:檢修人員在檢修時(shí)必須做到焊接無縫隙，保證雨水無法滲進(jìn)副接點(diǎn)內(nèi)。如果雨水滲進(jìn)副接點(diǎn)，必然產(chǎn)生直流接地，既有可能正極接地，也有可能負(fù)極接地。

解決方案2:最好采用塑料刀閘輔助接點(diǎn)罩殼，或者在不銹鋼罩殼內(nèi)部加裝1層絕緣層。因?yàn)樗芰险謿た赡芙?jīng)不住風(fēng)吹雨打，故而需要好的材料作基礎(chǔ)。

采用不銹鋼罩殼，值班員在操作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)極易使罩殼碰到副接點(diǎn)而產(chǎn)生直流接地。在不銹鋼罩殼內(nèi)部加裝1層絕緣層，就能夠保證接點(diǎn)無論怎樣碰到罩殼也不會有接地的可能。

解決方案3:電纜因長時(shí)間使用而老化，導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地甚至短接了副接點(diǎn)。出現(xiàn)的信號是“直流回路接地”或“該閘刀合上”。最好的辦法是更換電纜，真正做到一勞永逸。

這3類改進(jìn)方法的實(shí)施，使很多220 kV變電站在雨季運(yùn)行時(shí)直流接地現(xiàn)象大大減少。

1.2 案例2

主變壓器本體非電量回路滲水，包括瓦斯、主變壓器溫度計(jì)接點(diǎn)及接線柱由于漏水接通等。防止主變壓器溫度計(jì)滲水的措施其實(shí)也很簡單，可惜一開始沒有做到。主變壓器溫度計(jì)接點(diǎn)在大雨過后常常發(fā)生直流接地問題，有時(shí)報(bào)“直流接地”信號，有時(shí)報(bào)“溫度高”信號。主變壓器溫度計(jì)接點(diǎn)回路如圖1所示。

圖1 主變壓器溫度計(jì)接點(diǎn)回路

現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，有一根測量溫度的電纜線從本體上方引至掛在主變壓器本體中部的溫度計(jì)(鐵芯溫度或油溫)，雨水順著電纜線滲進(jìn)溫度計(jì)的接點(diǎn)里，產(chǎn)生了直流接地。嚴(yán)重時(shí)短接了溫度接點(diǎn)，使溫度繼電器WJ動(dòng)作，控制室內(nèi)發(fā)“溫度高”信號。

解決方案:防止瓦斯接點(diǎn)滲水的最好辦法是加裝防雨罩。這一點(diǎn)已作為反措內(nèi)容在現(xiàn)場實(shí)施，對防止主變壓器開關(guān)跳閘事故具有良好效果?，F(xiàn)時(shí)壓力釋放、瓦斯、有載調(diào)壓瓦斯的戶外設(shè)備都加裝了很難拆卸的防雨罩，故而在定期檢驗(yàn)時(shí)因無法進(jìn)行拆卸而使得部分試驗(yàn)無法進(jìn)行。

防止溫度計(jì)接地的措施非常簡單:測溫電纜采取U形接線，下雨時(shí)雨水就會從U形接線的底部流走，不會順著電纜流進(jìn)溫度計(jì)里。此舉很有效，改進(jìn)后的主變壓器均未發(fā)生接地現(xiàn)象，而未改進(jìn)的主變壓器則依然存在接地的可能。

1.3 案例3

某500 kV變電站直流系統(tǒng)在改造時(shí)出現(xiàn)了異常情況:第5串開關(guān)保護(hù)的直流回路接入運(yùn)行系統(tǒng)后，110 V直流系統(tǒng)發(fā)“I，II段直流均接地”報(bào)警信號;同期改造的#3主變壓器保護(hù)本體非電量掉牌繼電器抖動(dòng)掉牌，直流控制開關(guān)位置繼電器發(fā)生抖動(dòng)約2min后自行停止抖動(dòng)。正在運(yùn)行的#2主變壓器本體非電量掉牌繼電器沒有動(dòng)作。異常發(fā)生后，調(diào)試人員將第4串開關(guān)保護(hù)的直流回路和運(yùn)行的直流系統(tǒng)進(jìn)行了隔離，現(xiàn)場進(jìn)行仔細(xì)排查:檢測運(yùn)行的直流電源，不包含交流分量;檢測第5串開關(guān)控制回路，再加上試驗(yàn)用的直流電源后也無交流分量;對第5串開關(guān)和閘刀的所有控制回路進(jìn)行絕緣檢測，對地絕緣均正常，無直流接地現(xiàn)象;使用試驗(yàn)電源帶第5串開關(guān)控制回路，檢查回路是否存在因錯(cuò)誤接線而產(chǎn)生的寄生回路。

經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)5053斷路器C相“三相不一致保護(hù)”電源(I母線電源)與故障錄波器的開關(guān)量直流電源(II母線電源)在回路上接錯(cuò)，直接導(dǎo)致直流Ⅰ段的正電源與Ⅱ段直流負(fù)電源通過K6繼電器線圈相連。在K6繼電器線圈相連后，控制電纜對地的等效電容以及此電感在感應(yīng)到一定的電荷時(shí)產(chǎn)生的放電諧振，導(dǎo)致繼電器抖動(dòng)和直流檢測裝置告警，經(jīng)處理后直流系統(tǒng)無異常信號。錯(cuò)誤接線如圖2所示。

圖2 錯(cuò)誤接線

解決方案:加強(qiáng)施工中的過程管理非常重要;在調(diào)試單位要求接入調(diào)試回路前，必須保證所有回路正確無誤才允許接入運(yùn)行的直流系統(tǒng)。還可采用雙位置繼電器監(jiān)視試驗(yàn)電源在調(diào)試過程中是否有接地現(xiàn)象發(fā)生，監(jiān)視試驗(yàn)電源的接地電路如圖3所示。

圖3 監(jiān)視試驗(yàn)電源的接地電路

由圖3可知，當(dāng)試驗(yàn)電源正接地時(shí)，線圈2動(dòng)作告警;當(dāng)試驗(yàn)電源負(fù)接地時(shí)，線圈1動(dòng)作告警。通過實(shí)時(shí)檢測調(diào)試直流電源是否存在接地現(xiàn)象，簡單而有效地保證了后續(xù)改造工程保護(hù)和控制回路的正確性。

2 直流系統(tǒng)故障接地的分析及注意事項(xiàng)

2.1 直流系統(tǒng)故障接地的分析

直流系統(tǒng)分布范圍廣、外露部分多、電纜多且較長，而汕頭地處沿海，很多變電站二次回路普遍存在容易受塵土、潮氣、鹽分腐蝕的情況，使某些絕緣薄弱元件絕緣效果降低，甚至出現(xiàn)絕緣破壞而造成直流接地。分析直流接地的原因有如下幾個(gè)方面:

(1)二次回路絕緣材料不合格、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)二次回路及設(shè)備嚴(yán)重污穢和受潮、接地盒進(jìn)水，使直流對地絕緣嚴(yán)重下降。

(3)小動(dòng)物爬入或小金屬零件掉落在元件上造成直流接地故障。

2.2 注意事項(xiàng)

在查找直流接地時(shí)，應(yīng)先解除雙回路供電的直流負(fù)載并注意以下幾個(gè)方面:

(1)瞬停直流電源時(shí)，對于重要的保護(hù)回路，應(yīng)經(jīng)調(diào)度同意，時(shí)間不應(yīng)超過3 s，動(dòng)作應(yīng)迅速，防止失去保護(hù)電源及帶有重合閘電源的時(shí)間過長。

(2)為防止誤判斷，觀察接地現(xiàn)象是否消失時(shí)，應(yīng)根據(jù)信號、光字牌和絕緣監(jiān)察表計(jì)指示情況綜合判斷。

(3)盡量避免在高峰負(fù)荷時(shí)進(jìn)行檢查。

(4)防止人為造成短路或另一點(diǎn)接地而導(dǎo)致誤跳閘。

(5)按符合實(shí)際的圖紙進(jìn)行，防止拆錯(cuò)端子線頭，防止恢復(fù)接線時(shí)遺留或接錯(cuò);所拆線頭應(yīng)做好記錄和標(biāo)記。

(6)使用儀表檢查時(shí)，表計(jì)內(nèi)阻應(yīng)不低于2000Ω/V。

(7)查找故障，必須2人及以上進(jìn)行，防止人身觸電，做好安全監(jiān)護(hù)。

(8)防止保護(hù)誤動(dòng)作，必要時(shí)在瞬斷操作電源前解除可能誤動(dòng)的保護(hù)，待操作電源正常后再投入保護(hù)。

3 結(jié)束語

直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到一個(gè)電廠或變電站的穩(wěn)定運(yùn)行，影響直流系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的可能因素是直流系統(tǒng)接地甚至短路。本文從幾個(gè)方面提出了解決直流系統(tǒng)接地的措施，實(shí)踐證明，這些措施是有效且非常必要的。

［1］尹星光，何銘寧，徐玉鳳，等.直流接地巡檢裝置誤、漏選線問題分析［J］.繼電器，2008，36(10);83 －85.

［2］張立新，王燕.通信基站的防雷與接地的重要性的淺議［J］.中國科技縱橫，2011(1):84.