變電站站用直流系統(tǒng)接地故障的分析及對策

楊波 徐軍 袁仁彪 陳秋鵬 劉長發(fā) 吳朝奎

摘要：直流系統(tǒng)的可靠性是確保變電站安全運行的決定性條件之一。作為電力體系中的關(guān)鍵組成部分，直流電源為關(guān)鍵的常規(guī)負(fù)荷、繼電保護(hù)和遠(yuǎn)動通訊裝置等提供不間斷的電源，一旦出現(xiàn)直流接地問題，就可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的損失。在這種狀況下一定要盡快查找到接地點，并及時消除故障。

關(guān)鍵詞：變電站直流系統(tǒng);接地故障;對策

1直流接地故障發(fā)生的因素

1.1檢修因素

在二次設(shè)備檢修作業(yè)過程中，常常會發(fā)生檢修人員的人為原因?qū)е轮绷飨到y(tǒng)接地或短路故障，如工器具未做絕緣處理或絕緣性能差、二次回路接線頭裸露、二次控制電纜絕緣損傷等。唯有作業(yè)人員嚴(yán)格執(zhí)行安規(guī)、兩票，嚴(yán)格依照電力企業(yè)的規(guī)章制度作業(yè)，方能把直流系統(tǒng)分人為故障隱患消除。

1.2設(shè)計與基建因素

因為原理或施工設(shè)計錯誤而造成寄生回路、交直流系統(tǒng)串接，交直流電源共纜，電力設(shè)備廠家或施工調(diào)試單位工作疏忽導(dǎo)致接線錯誤等。這種問題的存在比較隱蔽，通常不易發(fā)現(xiàn)，但其危害性相對較大，要在驗收，定檢維護(hù)環(huán)節(jié)認(rèn)真仔細(xì)對待。

1.3設(shè)備原因

因為運行設(shè)備本身質(zhì)量問題，例如直流絕緣監(jiān)測裝置的平衡電阻值配置太低造成的接地;或者當(dāng)并列運行兩套直流電源時，因為沒有退出其中一套裝置的接地報警裝置，造成兩點接地;還有設(shè)備傳動過程中的機(jī)械振動，擠壓、設(shè)備質(zhì)量差等造成芯線絕緣降低也會引發(fā)接地故障。這種故障在改變設(shè)備運行狀況后、設(shè)備投運時與運行方式改變時會突然瞬時發(fā)生而后消失。這種缺陷發(fā)生概率低，而且發(fā)比較困難、應(yīng)停電加以排除。

1.4自然原因

設(shè)備運行過程直流回路經(jīng)常受到自然原因影響，如變電站運行相對長時間后，電纜絕緣降低老化，各類端子箱、機(jī)構(gòu)箱等密封性降低，內(nèi)部接點生銹損壞，這些都會造成直流接地;還有如雨天或霧天等潮濕天氣常常會造成室外的直流系統(tǒng)絕緣降低引起直流接地;小動物爬入帶電回路也可能導(dǎo)致直流接地短路故障。這種故障通常在設(shè)備運行中突然發(fā)生，具有隨機(jī)性。

2變電站直流系統(tǒng)接地故障的主要查找方式

一般情況下，變電站使用直流電源多半是為了滿足繼電保護(hù)裝置、測控裝置以及其他的輔助系統(tǒng)以及斷路器、刀閘控制的需要。因此，直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況多數(shù)為接地故障與短路故障、絕緣下降導(dǎo)致的系統(tǒng)正負(fù)極之間的電壓偏移。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，目前針對直流系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，已經(jīng)有交流竄入直流系統(tǒng)的查找方式，現(xiàn)場工作人員在接收到報警信息后，能夠根據(jù)相關(guān)信息盡快了解其故障情況，提出相應(yīng)解決措施。直流系統(tǒng)接地故障則是由于設(shè)備的接地極性不同，致使保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動或拒動等問題，導(dǎo)致電力系統(tǒng)直接越級跳閘，事故影響范圍也會擴(kuò)大。故障出現(xiàn)后，與其相連的直流母線及所有支路均會出現(xiàn)對地電壓不平衡問題，現(xiàn)場工作人員因此難以判斷出現(xiàn)故障的具體地點。

隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，我國各級變電站已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用微機(jī)直流絕緣在線監(jiān)測裝置，以便更好監(jiān)測直流系統(tǒng)運行情況。在其進(jìn)行正常工作過程中，裝置會直接利用數(shù)字形式顯示母線電壓，并對正在運行過程中的直流系統(tǒng)的正負(fù)母線絕緣情況進(jìn)行有效監(jiān)測。一旦直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障，該裝置會自動啟動報警系統(tǒng)，同時產(chǎn)生低頻信號，由直流系統(tǒng)的正負(fù)母線直接平衡的注入到直流系統(tǒng)中，利用直流支路上安裝的傳感器接收低頻信號。CPU可以對各個線路采集的相關(guān)信號電流進(jìn)行詳細(xì)準(zhǔn)確分析，從而判斷出故障線路以及接地電阻相關(guān)數(shù)值，以便于能夠自動選接地線，完成相關(guān)工作。工作人員能充分了解是否有異常情況出現(xiàn)，能夠有效查找接地故障。

檢修人員進(jìn)行直流系統(tǒng)故障處理過程中，首先需要對信號回路、控制回路進(jìn)行操作，然后對照明回路進(jìn)行操作，先對室外進(jìn)行操作，后對室內(nèi)進(jìn)行操作，這是在查找過程中需要遵循的原則與順序。在新建變電站，工作人員可以使用分路試停的方法，有效尋找接地回路。工作人員需要切斷各個專用直流回路空氣開關(guān)，并保證其切斷時間在3s內(nèi)，以此為基礎(chǔ)來確認(rèn)某一專用直流電路是否存在接地情況，之后便能夠進(jìn)一步尋找接地位置。若工作人員將直流系統(tǒng)母線上所有存在的負(fù)荷切除之后，故障仍然沒有徹底消失，便需要工作人員在電源部分進(jìn)一步進(jìn)行檢查與研究，從而了解出現(xiàn)故障的位置。一般情況下，直流饋線屏、連接電纜和蓄電池組等共同組成直流電源。

運行中的變電站直流系統(tǒng)接地故障處理相對困難，通常采用故障定位法即借助直流接地查找儀定位故障支路的方法，這種方法是隨著直流接地查找儀的先進(jìn)設(shè)備的出現(xiàn)而出現(xiàn)的一種方法，它不需要斷開直流回路的空氣開關(guān)就可以查找到接地支路進(jìn)而找到接地故障點。這種方法安全可靠，減少設(shè)備停電時間、提高了電網(wǎng)的安全性和可靠性。但是有些復(fù)雜的接地故障很難帶電進(jìn)行消除，必須申請設(shè)備停電才能進(jìn)一步排查鎖定，因此也有一定的局限性。

在上述檢查操作完成之后，若仍然沒有能夠找出故障的具體地點，則應(yīng)當(dāng)考慮是否存在同級性兩點接地情況。若發(fā)現(xiàn)接地在直流系統(tǒng)的某一回路之中，則應(yīng)當(dāng)解決有環(huán)網(wǎng)的部分，之后再利用上述方式，直到找到直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的部分并將其徹底解決。為避免在工作人員查找故障過程中出現(xiàn)長時間停電問題，導(dǎo)致更大事故發(fā)生。一般情況下，變電站需要先使用一套容量較大的備用直流電源，為負(fù)荷提供足夠電量，之后再將已經(jīng)出現(xiàn)故障的直流電源與外電路之間脫離，從而尋找到其中存在故障的部分。

3變電站直流系統(tǒng)解決接地故障的具體對策

雖然導(dǎo)致變電站直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的原因較多，但是維修人員可以從以下5個方面對其進(jìn)行系統(tǒng)性研究與了解，以便更好應(yīng)對普適狀態(tài)下的直流系統(tǒng)接地故障。

（1）檢查過程中，應(yīng)當(dāng)保證現(xiàn)場與設(shè)計竣工圖紙相關(guān)內(nèi)容一致。每次項目改造過程中，都應(yīng)當(dāng)對其修改回路進(jìn)行注釋，使其能夠更加完整的表現(xiàn)在圖紙上，保證各個回路之間描述的正確性。

（2）使用儀器儀表進(jìn)行檢查過程中，應(yīng)當(dāng)對其直流屏內(nèi)絕緣監(jiān)察裝置的接地點進(jìn)行有效拆除，利用高內(nèi)阻電壓表對直流系統(tǒng)的母線對地電壓情況進(jìn)行有效監(jiān)視。

（3）進(jìn)行線路設(shè)計與施工過程中，相關(guān)工作人員需要保證其設(shè)計回路具有可靠性，減少寄生回路的存在，以便于解決由寄生回路問題而導(dǎo)致的直流系統(tǒng)接地故障，尤其是環(huán)網(wǎng)，兩段直流經(jīng)大電阻串接的情況。

（4）新設(shè)備或?qū)εf設(shè)備進(jìn)行改造驗收過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)對其操作回路進(jìn)行獨立實驗，同時對其測控回路信號回路進(jìn)行單獨檢查，以便于各個工作回路能夠獨立工作并清晰完成相關(guān)工作內(nèi)容，然后方可進(jìn)行整組試驗，確保回路試驗完整正確。

（5）檢修過程中，其拆掉的線頭應(yīng)該制定詳細(xì)的二次回路作業(yè)安全技術(shù)措施并在作業(yè)工作中認(rèn)真執(zhí)行，使其能夠詳細(xì)記錄整個作業(yè)過程，避免在恢復(fù)接線過程中出現(xiàn)遺留問題或誤接問題，導(dǎo)致接線錯誤，出現(xiàn)直流系統(tǒng)接地故障。

4結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，變電站的電氣設(shè)備更新?lián)Q代頻繁，綜合自動化程度不斷提高。綜合自動化變電站的建立以及直流絕緣監(jiān)測技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，使直流系統(tǒng)故障分析判斷能力不斷提高。但是在處理較為復(fù)雜的變電站直流系統(tǒng)接地故障，仍然需要專業(yè)人士對故障情況進(jìn)行有效定位。通過本文的介紹，能夠有效分析變電站直流系統(tǒng)接地故障出現(xiàn)的具體原因以及查找直流接地的方法，對較為普遍的變電站直流系統(tǒng)接地故障處置提出建議，使其具有普適性，能夠更好適用于更多常見直流接地故障。隨著相關(guān)專業(yè)檢修人員在現(xiàn)場檢修過程中不斷積累經(jīng)驗，再加上運行人員對整個系統(tǒng)的維護(hù)能力不斷增強(qiáng)，變電站直流系統(tǒng)接地故障的分析水平與維修水平也應(yīng)當(dāng)不斷提升，將有助于整個直流系統(tǒng)能夠可靠的、平穩(wěn)的運行。

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