直流系統(tǒng)接地故障分析與處理

鄧燁

(國(guó)網(wǎng)宜昌供電公司,湖北 宜昌 443001)

直流系統(tǒng)接地故障分析與處理

鄧燁

(國(guó)網(wǎng)宜昌供電公司,湖北 宜昌 443001)

變電站在進(jìn)行二次回路直流系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程中或者運(yùn)行環(huán)境較差的情況下，經(jīng)常會(huì)遇到直流系統(tǒng)接地的問(wèn)題。直流系統(tǒng)一旦發(fā)生接地故障，如何能夠準(zhǔn)確、快速地查找出直流接地點(diǎn),盡快消除故障尤為重要。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),認(rèn)真分析了產(chǎn)生直流接地的原因及其危害,并且有針對(duì)性地介紹了快速查找直流接地點(diǎn)的步驟和方法。

變電所；二次回路；直流接地

1 引言

在電力系統(tǒng)中，變電站直流系統(tǒng)是非常重要的構(gòu)成部分之一。直流系統(tǒng)需發(fā)揮的功能包括面向繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置、事故信號(hào)、事故照明、主設(shè)備操作控制提供電源支持。在整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的狀態(tài)下，直流系統(tǒng)負(fù)極對(duì)地、正級(jí)對(duì)地均為絕緣狀態(tài)。若兩者中的其中一點(diǎn)發(fā)生接地故障，但由于未形成完整回路，故直流系統(tǒng)的整體運(yùn)行不會(huì)受到影響。此時(shí)，若另一點(diǎn)同樣出現(xiàn)接地故障，形成完整回路后就極易導(dǎo)致正極、負(fù)極金屬短路事故，或造成繼電器短接，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)而言有非常不利的影響。故而，從直流系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的實(shí)踐上來(lái)看，在已發(fā)生一點(diǎn)接地故障后，必須根據(jù)故障的具體表現(xiàn)來(lái)快速查找故障發(fā)生點(diǎn)，并采取有效處理措施以消除接地故障對(duì)直流系統(tǒng)運(yùn)行不良影響，確保其可靠性與穩(wěn)定性。

2 直流接地的原因

在變電站運(yùn)行系統(tǒng)中，直流系統(tǒng)具有外露部分多、電纜構(gòu)成復(fù)雜、系統(tǒng)分布范圍廣等方面的特點(diǎn)，且易受到大量?jī)?nèi)外部因素的影響(包括環(huán)境、自然、人為等方面的因素)。這些因素作用于直流系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)一些性能較為薄弱的元件絕緣性能受損，成為誘發(fā)直流系統(tǒng)接地故障的最主要原因。具體分析認(rèn)為誘發(fā)直流接地故障的因素有以下幾類(lèi)[1-3]:

(1)直流系統(tǒng)中二次回路以及二次設(shè)備所選用的絕緣材料在性能上存在一定缺陷，不符合設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，絕緣性能方面有所欠缺?；蚨位芈?、設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間投入運(yùn)行，維護(hù)不當(dāng)，大量元件老化，誘發(fā)壓傷、扭傷、燒傷等質(zhì)量問(wèn)題。

(2)整個(gè)直流系統(tǒng)所處的運(yùn)行環(huán)境惡劣，運(yùn)行條件差。受到潮濕、陰雨等惡劣氣候條件的影響，直流系統(tǒng)中電氣設(shè)備對(duì)地絕緣性能將受到嚴(yán)重?fù)p傷，誘發(fā)直流接地故障的可能性大大增加。例如在變電站直流系統(tǒng)運(yùn)維過(guò)程中常常會(huì)發(fā)現(xiàn)大風(fēng)大雨飄入直流系統(tǒng)戶(hù)外二次接線(xiàn)盒中(因運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致戶(hù)外二次接線(xiàn)盒未完全密封)，致使外殼與接線(xiàn)樁頭形成通路，從而誘發(fā)接地故障。

(3)雜物或小動(dòng)物也是誘發(fā)直流系統(tǒng)接地故障的一大原因。如蜈蚣、老鼠等體積較小的動(dòng)物容易排入帶電回路中并誘發(fā)直流系統(tǒng)接地故障。或二次回路運(yùn)維過(guò)程中一些金屬元件掉在直流回路上，加之直流回路處于帶電狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致其與金屬屏短接并誘發(fā)接地事故。

3 直流故障接地點(diǎn)的危害

在變電站直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障后，其對(duì)變電站乃至整個(gè)電力系統(tǒng)都存在非常不良的影響。具體危害可以總結(jié)為以下三種類(lèi)型：

(1)如圖1所示故障狀態(tài)為：直流系統(tǒng)中正極單點(diǎn)接地，然后繼續(xù)出現(xiàn)第二點(diǎn)接地故障。在該故障狀態(tài)下，S開(kāi)關(guān)為開(kāi)路，R1與R2電阻阻值若均較小，則通過(guò)繼電器K會(huì)達(dá)到動(dòng)作值條件，誘發(fā)誤動(dòng)動(dòng)作。

圖1 正極單點(diǎn)接地后繼續(xù)出現(xiàn)第二點(diǎn)接地故障示意圖

(2)如圖2所示故障狀態(tài)為：直流系統(tǒng)中負(fù)極單點(diǎn)接地，然后繼續(xù)出現(xiàn)第二點(diǎn)接地。在該故障狀態(tài)下，S開(kāi)關(guān)為開(kāi)路，同時(shí)若R1、R2作為接地電阻的電阻值較小，則導(dǎo)致繼電器K易發(fā)生短路事故，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)拒動(dòng)動(dòng)作。

圖2 負(fù)極單點(diǎn)接地后繼續(xù)出現(xiàn)第二點(diǎn)接地故障示意圖

(3)如圖3所示故障狀態(tài)為：直流系統(tǒng)中中間一點(diǎn)出現(xiàn)接地故障，然后于另一支路繼續(xù)出現(xiàn)中間一點(diǎn)接地故障。在該故障狀態(tài)下，若R1、R2作為接地電阻的電阻值足較小，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1/S2處于閉合狀態(tài)下時(shí)，相對(duì)應(yīng)的繼電器K1/K2會(huì)同時(shí)做出動(dòng)作相應(yīng)，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)誤動(dòng)動(dòng)作。

圖3 中間接地后繼續(xù)出現(xiàn)支路中間接地故障示意圖

4 直流系統(tǒng)接地故障的處理

在實(shí)際工作中，對(duì)直流系統(tǒng)接地故障的查找與處理應(yīng)當(dāng)遵循一定的步驟與流程。關(guān)鍵步驟如下：第一步，需準(zhǔn)確判斷接地故障的極性，明確故障誘因；第二步，若接地故障出現(xiàn)在二次回路上，且回路中有設(shè)備在運(yùn)行/在調(diào)試，那么需馬上斷開(kāi)設(shè)備運(yùn)行，在切斷工作電源后觀察回路接地故障是否解決。若故障消失，則判定為二次回路故障；第三步，用分網(wǎng)法縮小故障查找范圍。具體操作中可用蓄電池代操作電源，以保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；第四步，對(duì)于直流系統(tǒng)中相對(duì)不重要的負(fù)荷或無(wú)法轉(zhuǎn)移的分路，故障查找中可以采用瞬時(shí)停電的技術(shù)手段，以明確分路及其回路中是否存在接地故障；第五步，針對(duì)直流系統(tǒng)中比較重要的直流負(fù)荷部分，工作人員可以應(yīng)用轉(zhuǎn)移負(fù)荷法對(duì)該分路以及所對(duì)應(yīng)回路是否存在接地故障進(jìn)行查找；第六步，若經(jīng)過(guò)上述操作程序處理后仍然未檢出接地故障點(diǎn)位，則需考慮到相同極性?xún)牲c(diǎn)接地故障的可能性。若已發(fā)現(xiàn)某一回路中存在接地故障，則可對(duì)回路進(jìn)行解環(huán)→取下保險(xiǎn)→拆除端子一系列操作，以準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)。

5 預(yù)防措施

直流接地故障經(jīng)常會(huì)發(fā)生，尤其是運(yùn)行環(huán)境差，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的設(shè)備，發(fā)生故障的機(jī)會(huì)更多，而且往往會(huì)同時(shí)出現(xiàn)幾個(gè)接地點(diǎn)，對(duì)電廠的安全運(yùn)行造成很大的隱患。那么，為預(yù)防直流系統(tǒng)接地故障的產(chǎn)生，應(yīng)當(dāng)采取哪些預(yù)防措施呢？根據(jù)以上對(duì)直流系統(tǒng)接地故障產(chǎn)生原因、危害類(lèi)型的分析，認(rèn)為預(yù)防措施需從設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試試運(yùn)行、運(yùn)行、以及檢修這幾個(gè)環(huán)節(jié)入手。具體措施有以下幾個(gè)方面：

(1)設(shè)計(jì)過(guò)程中的預(yù)防措施。在滿(mǎn)足直流系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，需盡可能的省去不必要的控制電纜設(shè)置，以達(dá)到減少直流系統(tǒng)接地故障隱患點(diǎn)的目的。

(2)施工過(guò)程中的預(yù)防措施。變電站直流系統(tǒng)施工中需要重視對(duì)施工環(huán)節(jié)質(zhì)量的監(jiān)督，安排專(zhuān)人對(duì)直流系統(tǒng)安裝質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保系統(tǒng)接線(xiàn)的正確合理。同時(shí)需要檢查接線(xiàn)柱是否完全擰緊，以免電纜在后期運(yùn)行中脫落而誘發(fā)接地故障。

(3)調(diào)試試運(yùn)行過(guò)程中的預(yù)防措施。在本環(huán)節(jié)中，工作人員的工作重點(diǎn)是檢查母線(xiàn)在運(yùn)行狀態(tài)下的絕緣性能，對(duì)支路監(jiān)測(cè)裝置在運(yùn)行工況下動(dòng)作是否可靠進(jìn)行詳細(xì)監(jiān)測(cè)，杜絕監(jiān)測(cè)裝置發(fā)生錯(cuò)報(bào)或誤報(bào)的問(wèn)題。當(dāng)支路送電試運(yùn)行前同樣需要對(duì)絕緣性能進(jìn)行檢查，檢查電纜是否接好且固定好。最后，在雙電源切換試運(yùn)行操作中，需要安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)檢查二次回路的運(yùn)行性能。

(4)運(yùn)行過(guò)程中的預(yù)防措施。當(dāng)直流系統(tǒng)投入整個(gè)變電站電力系統(tǒng)后需要完善對(duì)系統(tǒng)的巡查監(jiān)視，消除惡劣環(huán)境條件對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的不良影響，再做好防潮、防雨等方面的工作。設(shè)備運(yùn)行環(huán)境較差的部分需要加強(qiáng)防塵。

(5)檢修過(guò)程中的預(yù)防。在直流系統(tǒng)日常檢修中，若檢修人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)損壞或性能上有所缺陷，需要及時(shí)上報(bào)并處理。同時(shí)檢查端子固定情況，若發(fā)生松動(dòng)則需要重新擰緊，已老化電纜需及時(shí)更換，以確保其絕緣性能。

6 結(jié)束語(yǔ)

變電站直流系統(tǒng)一旦發(fā)生接地故障，加之為及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行排查與處理，就勢(shì)必會(huì)對(duì)整個(gè)直流系統(tǒng)，乃至電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)造成不良影響。對(duì)直流系統(tǒng)接地故障的查找與處理是變電站運(yùn)維人員必須高度重視的問(wèn)題之一。當(dāng)前，有關(guān)直流系統(tǒng)接地故障的查找要求工作人員具備豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)有關(guān)直流回路系統(tǒng)的運(yùn)維要點(diǎn)有一個(gè)全面的掌握，能夠快速的識(shí)別各種故障并采取針對(duì)性的處理方法，盡快恢復(fù)設(shè)備運(yùn)行的安全性，使電網(wǎng)系統(tǒng)的整體運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定與可靠。

[1] 劉曉忠，王寧國(guó)，李靖波.變電站直流接地原因及預(yù)防措施[J].電力安全技術(shù)，2009，11(3):56.

[2] 陳衛(wèi)容，曹素紅，陳炎明.變電站直流接地故障查找的方法和步驟[J].工程技術(shù).

[3] 張曉毅，王志強(qiáng).變電站直流接地故障的分析與查找[J].中國(guó)電力教育，2008.

Analysis and Treatment of DC System Earth Fault

DENG Ye

(State Grid Yichang Power Supply Company, Yichang 443001,China)

The problems of the DC system earth often happen during secondury loop DC system debugging or bad operating conditions.The DC system earth fault once happens,it is the most important how to correctly and quickly find out DC earth point and remove the fault.Combining practical work experience,analyze the reason and harm of producing DC earth,and present procedures and motheds to seek the DC earth points.

coverting station;secondary loop; DC earth

1004-289X(2017)01-0101-03

TM63

B

2015-11-26

鄧燁(1983-)，女，漢族，湖北宜昌人，碩士研究生，電力工程師，從事電力系統(tǒng)檢修工作。