電力系統(tǒng)直流接地故障危害及排查

李楊

摘要：全面、系統(tǒng)地對(duì)直流系統(tǒng)接地故障從產(chǎn)生、檢測(cè)、排除和分析研究等方面進(jìn)行研究和闡述，從而對(duì)查找和排除直流接地故障的方式方法作更為深入的研究和探討，以有效提高變電站運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，有助于提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。本文全面詳細(xì)地闡述了直流系統(tǒng)接地故障，從產(chǎn)生、檢測(cè)、排除、分析等環(huán)節(jié)對(duì)直流系統(tǒng)進(jìn)行了研究，以更有效地對(duì)直流接地故障進(jìn)行檢查和排除，從而使得變電站運(yùn)行更為安全可靠，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)接地;多點(diǎn)接地;故障排除

隨著經(jīng)濟(jì)和電力行業(yè)的快速發(fā)展，直流不間斷電源系統(tǒng)作為電站控制的供電系統(tǒng)，負(fù)荷接地時(shí)有發(fā)生，但接地查找的高風(fēng)險(xiǎn)和操作的高難度困擾著操縱員，每次接地查找過(guò)程都可能導(dǎo)致停堆停機(jī)。為以后的接地查找工作提供了經(jīng)驗(yàn)，可以有效避免接地查找過(guò)程中負(fù)荷失電的風(fēng)險(xiǎn)。

一、直流系統(tǒng)接地的定義、產(chǎn)生與危害

1.1直流系統(tǒng)接地定義。

所謂直流系統(tǒng)接地，是指直流系統(tǒng)的正負(fù)極一方與大地的絕緣水平小于等于某一特定值的現(xiàn)象，其中，正接地是指正極絕緣水平小于等于某一特定值。而負(fù)接地則是負(fù)極絕緣水平小于等于某一特定值。

1.2直流系統(tǒng)接地產(chǎn)生原因。

直流系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定的不間斷供電特點(diǎn)使得其具有更廣的負(fù)荷面及支路，往往會(huì)受到高溫、污染、氣候及環(huán)境的改變而導(dǎo)致元件損壞、接線端子老化、電纜老化，進(jìn)而使得絕緣水平下降。通常而言，其接地概率與投運(yùn)時(shí)間成正比。主要有以下幾種情況：

（1）元件損壞、設(shè)備及電纜老化，使得絕緣水平下降。濃霧、大雨等惡劣天氣也會(huì)導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地，在天氣轉(zhuǎn)好時(shí)恢復(fù)正常;

（2）直流系統(tǒng)回路線頭受施工改造、設(shè)備檢修等因素影響而出現(xiàn)脫落、松動(dòng)進(jìn)而與金屬外殼相碰觸，從而導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地;

（3）引起直流系統(tǒng)接地情況還有變電站二次裝置燒毀的情況，發(fā)生這種情況通常會(huì)有焦糊味、開(kāi)關(guān)拒合、拒跳等相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作。

1.3直流系統(tǒng)接地的種類與危害

（1）接地種類。結(jié)合現(xiàn)實(shí)狀況，直流系統(tǒng)接地可以進(jìn)行如下幾種分類：根據(jù)接地極性不同有正、負(fù)接地的區(qū)別;根據(jù)接地類型有直接和間接的區(qū)別;還有完全和非完全接地的區(qū)別，也就是是否為金屬接地。還有絕緣和交流半接地、環(huán)路接地、多點(diǎn)接地、單點(diǎn)接地等多種情況。且根據(jù)不同的接地情況，各種接地的名字也不同。

（2）正極接地危害。正接地會(huì)導(dǎo)致斷路器跳閘，斷路器跳閘線圈是與負(fù)極電源相連接的，一旦發(fā)生正接地，就會(huì)導(dǎo)致回路。

（3）負(fù)極接地的危害。負(fù)極接地則會(huì)導(dǎo)致斷路器拒跳。

二、查找、排除直流接地故障的流程與方法

2.1排查流程。

通過(guò)以上對(duì)直流接地危害的分析可以知道，不論正、負(fù)極哪個(gè)接地，都會(huì)通過(guò)大地形成接地回路，從而導(dǎo)致系統(tǒng)故障，所以需要及時(shí)進(jìn)行排除，以有效避免因二點(diǎn)或多點(diǎn)接地而導(dǎo)致的故障及事故。盡管對(duì)于變電站來(lái)說(shuō)，直流接地要相對(duì)復(fù)雜，但對(duì)于不同保護(hù)的故障排除方法卻是一樣。結(jié)合多年排查電網(wǎng)直流系統(tǒng)接地故障的做法及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，大致可以將排查流程總結(jié)為以下兩點(diǎn)：

（1）以直流接地故障檢測(cè)裝置對(duì)故障的顯示狀況為依據(jù)對(duì)直流系統(tǒng)接地故障進(jìn)行判斷，確定沒(méi)有誤報(bào)之后，對(duì)故障回路及種類進(jìn)行確定;

（2）在故障排查中通常采用分段查找或拉路法進(jìn)行。待故障點(diǎn)確定后進(jìn)行故障排除。

2.2排查方法。

拉路法通常用于對(duì)故障回路無(wú)法準(zhǔn)確判斷的情況。直流接地回路只要脫離直流系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行。就會(huì)導(dǎo)致直流母線對(duì)地電壓平衡狀況的出現(xiàn)，因此在排除故障時(shí)，往往采用直流接地回路瞬間停電的方式來(lái)對(duì)直流接地的地點(diǎn)進(jìn)行確定。目前運(yùn)行的直流系統(tǒng)有著清晰的直流回路分類，系統(tǒng)投退由專用斷路器進(jìn)行控制， “拉路”檢查可以通過(guò)控制保險(xiǎn)或開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果舊直流系統(tǒng)發(fā)生故障，直流回路嚴(yán)重交叉，控制開(kāi)關(guān)不明確，則需要采用“打頭法”，即將某直流回路的特定電纜接頭打開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)排查。從本質(zhì)上來(lái)講， “打頭法”也是一種拉路法，是在拉路法基礎(chǔ)上的一種延伸。運(yùn)用拉路法進(jìn)行故障排查和處理的流程大致為：先對(duì)照明和信號(hào)部分進(jìn)行排查，再對(duì)操作部分進(jìn)行排查，堅(jiān)持做到先外后內(nèi)。

2.3直流接地在線檢測(cè)裝置。

針對(duì)直流接地故障，目前市場(chǎng)上以經(jīng)充斥著多種類型的選線裝置，其設(shè)計(jì)生產(chǎn)原理主要是基于磁飽和檢測(cè)法、霍爾傳感器檢測(cè)法、信號(hào)注入法等，通過(guò)將一個(gè)穿心式的電流互感器安裝于直流的各分支回路，直流接地選線裝置對(duì)互感器感應(yīng)到的各類信號(hào)進(jìn)行分析，對(duì)直流接地的分支回路進(jìn)行判斷并確定，部分回路對(duì)應(yīng)編號(hào)通過(guò)支路回路上安裝的接地檢測(cè)儀和傳感器編號(hào)進(jìn)行顯示。該選線裝置有利于對(duì)各分支回路接地狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。

2.4便攜式檢測(cè)裝置。

此外，查找直流接地故障還可以借助于便攜式查找儀進(jìn)行，該檢測(cè)裝置是拉路法的一種，有利于提高接地故障排除的安全性和時(shí)效性。與人為拉路法一致，對(duì)直流回路進(jìn)行測(cè)量時(shí)無(wú)需對(duì)直流回路電源進(jìn)行斷電，只需借助于移動(dòng)式采集互感器來(lái)回測(cè)量即可，一旦檢測(cè)到接地回路，裝置就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，充分顯示了該儀器的科學(xué)性。

三、結(jié)論

電網(wǎng)系統(tǒng)中現(xiàn)有的變電站由于長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行增大了直流系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性，同時(shí)也加大了日常運(yùn)行維護(hù)的困難。本文通過(guò)研究產(chǎn)生直流系統(tǒng)接地故障的原因，對(duì)直流系統(tǒng)接地故障從產(chǎn)生、檢測(cè)、排除、分析、研究等環(huán)節(jié)展開(kāi)了詳細(xì)研究和闡述，并在此基礎(chǔ)上研究和探討了直流系統(tǒng)故障查找和排除的有效方法，而且有針對(duì)性地開(kāi)發(fā)出一種監(jiān)測(cè)裝置對(duì)直流系統(tǒng)運(yùn)行的安全性進(jìn)行保護(hù)，極大地有利于電網(wǎng)的穩(wěn)固和正常生產(chǎn)活動(dòng)的開(kāi)展，并且能產(chǎn)生客觀的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司衡水供電分公司）