論火電廠電氣設(shè)備常見接地故障及排查方法

趙成瑋

摘? 要：在新時代的背景下，電力資源對于保障我國經(jīng)濟(jì)社會的和諧穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。本文結(jié)合當(dāng)前的火電廠電氣設(shè)備運(yùn)行發(fā)展情況，多角度分析了火電廠常見接地故障情況，并結(jié)合自身從事電氣設(shè)備管理的工作經(jīng)驗(yàn)，提出了有針對性的火電廠常見接地故障排查方法，希望對全面增強(qiáng)火電廠電氣設(shè)備管理水平，保障火電廠安全運(yùn)行具有一定幫助。

關(guān)鍵詞：火電廠，設(shè)備管理，接地故障，故障排查，排查方法

1 引言

在我國經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展的背景下，電力資源對于保障我國經(jīng)濟(jì)社會的和諧穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義，也是推動我國實(shí)現(xiàn)偉大民族復(fù)興偉業(yè)的重要基礎(chǔ)。在當(dāng)前的發(fā)電廠的實(shí)際運(yùn)行環(huán)節(jié)，我們不能忽視電力系統(tǒng)中存在著這方面的問題，正是由于電力系統(tǒng)的故障問題，會造成部分地區(qū)建設(shè)的安全性、穩(wěn)定性受到影響。從這個角度來看，我們應(yīng)全面加強(qiáng)電力系統(tǒng)的檢修工作，加強(qiáng)有效處理影響較大的接地故障，旨在全面保障提升電廠電力系統(tǒng)的運(yùn)行速率。

2 火電廠常見接地故障

2. 1 繼電保護(hù)二次回路兩點(diǎn)接地故障

如存在著二次回路絕緣老化的問題，或者造成檢修環(huán)節(jié)中的人為操作失誤，這些都會存在著互感器二次回路中存在著兩點(diǎn)或者兩點(diǎn)以上的接地問題，容易引發(fā)相應(yīng)的誤動或拒動的問題。

（1）電流互感器兩點(diǎn)接地對保護(hù)的影響

一方面，由于存在著電流互感器兩點(diǎn)接地的情況，這樣會造成存在著保護(hù)拒動的情況。由于存在著兩點(diǎn)接地在電流互感器二次線圈兩側(cè)的情況下，這樣會造成通過大地形成回路，而存在著二次側(cè)電流分流的情況。特別是考慮到兩接地點(diǎn)存在著較近的距離，大都是采用直接短路保護(hù)裝置采樣回路的方式，針對過流保護(hù)工作來說，當(dāng)沒有故障電流被采集的環(huán)節(jié)中，容易出現(xiàn)保護(hù)拒動的問題。

另一方面，由于存在電流互感器二次回路兩點(diǎn)接地的情況，從而容易出現(xiàn)誤動的情況。對于變壓器差動保護(hù)來說，在理想的狀態(tài)下滿足于變壓器的運(yùn)行要求，特別是應(yīng)能保障實(shí)現(xiàn)差動繼電器不動作的要求。如果存在著二次差動回路兩點(diǎn)接地的情況，特別是接地點(diǎn)存在著電勢差的情況，存在著故障接地電流的問題，容易存在著差動回路中的較大的不平衡電流的情況，從而引發(fā)差動保護(hù)誤動的問題。

（2）電壓互感器二次回路兩點(diǎn)接地對保護(hù)的影響

考慮到電壓互感器二次中性點(diǎn)的實(shí)際情況，當(dāng)存在著二次側(cè)的兩點(diǎn)接地的情況，考慮到其電勢存在著差異性的情況，如果接地點(diǎn)有一次系統(tǒng)接地故障的情況，考慮到兩接地點(diǎn)存在較大的電勢差的情況，這樣就可以會存在著相電壓測量誤差，意味著難以反映出真實(shí)的相電壓的情況，也會影響到相應(yīng)的電壓的大小以及相位。同時，在系統(tǒng)接地的情況下，互感器自產(chǎn)零序電壓也存在著變化的情況，這樣也會影響到相電壓以及零序電壓的判斷依據(jù)。

對于接地距離保護(hù)方式來說，主要是通過考慮到短路情況下的電壓、電流的動態(tài)化變化的情況，從而落實(shí)相應(yīng)的兩者的比值，如果其小于整定值的情況，則存在著保護(hù)跳閘，距離越近也意味著動作時間越短的情況。從這個角度來看，結(jié)合電壓互感器以及電流互感的情況，如果存在著二次回路中的兩點(diǎn)接地的情況，這樣都會造成一系列的保護(hù)誤動及拒動的情況，不容忽視。

2. 2熱工回路屏蔽電纜兩端接地故障

根據(jù)相關(guān)火電廠的電力安全規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，電纜屏蔽層應(yīng)明確滿足于機(jī)柜側(cè)單端接地的要求。在具體的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，考慮到規(guī)程往往無法執(zhí)行到位，再加上長期服役而造成電纜破損等問題，這樣會存在著屏蔽線雙端兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地的情況，從而引發(fā)存在著熱工信號測量誤差的情況，難以保障系統(tǒng)的正?；\(yùn)行。

考慮到外部電磁干擾的影響，其所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢會通過信號電纜而分布于電容藕合到信號線的情況，會造成一系列的干擾問題。這部分干擾信號則需要利用屏蔽層單端接地的方式，力求能消除感應(yīng)電勢。如在屏蔽層雙端接地的過程中，由于兩點(diǎn)間的電勢差會造成環(huán)流的問題，也會存在干擾信號的情況。

考慮到熱工系統(tǒng)的實(shí)際情況，在進(jìn)行電氣系統(tǒng)的測量回路中，應(yīng)考慮到高壓所造成的較強(qiáng)的電磁干擾問題。結(jié)合相關(guān)的繼電保護(hù)裝置的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，以及應(yīng)相關(guān)的電力生產(chǎn)重大事故的有效應(yīng)對措施來看，電氣屏蔽電纜應(yīng)通過雙端接地的方式來進(jìn)而有效處理干擾源?？紤]到熱工系統(tǒng)的特點(diǎn)，存在著并不太明顯的電磁干擾問題，測量回路為弱電回路，這樣會造成兩點(diǎn)接地的環(huán)流為需要關(guān)注的內(nèi)容。

2. 3 電氣二次回路兩點(diǎn)接地對電度表計(jì)量的影響

為了保障火電廠電能計(jì)費(fèi)要求，應(yīng)明確電度表的準(zhǔn)確性要求，一般來說，電廠大都是通過單相電度表、三相四線電度表、三相三線電度表等方式。對于電度表計(jì)量誤差進(jìn)行分析，主要存在的誤差情況涉及到電度表接線極性錯誤、電壓回路壓降、二次回路故障以及互感器變比選擇等方面的原因。這里從實(shí)際來看，主要涉及到互感器二次回路故障所造成的誤差。

針對電流互感器二次線圈的兩側(cè)接地來說，在開展單元采樣環(huán)節(jié)，如果采樣比實(shí)際二次電流下則會造成電度表測量的電量較低。同時，考慮到電壓互感器中性線中的兩點(diǎn)接地的情況，當(dāng)存在著接地電勢不同的情況，則會造成存在著二次側(cè)中性點(diǎn)偏移而造成相電壓的測量誤差問題。

2. 4 直流控制回路接地故障

考慮到火電廠的實(shí)際電氣系統(tǒng)的特點(diǎn)，大都是選擇直流電源控制的方式來處理斷路器和部分重要輔機(jī)，同時，由于直線線路具有較廣的分布，當(dāng)存在著直流系統(tǒng)接地的情況，則會存在開關(guān)拒跳或誤跳的問題，從而會造成火電廠安全運(yùn)行目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。

分析直流接地的原因，主要涉及到的燒毀破壞分、合閘線圈、斷路器二次插頭接線開焊、斷線以及控制回路電纜外皮破損等問題?；痣姀S直流控制系統(tǒng)大都是選擇220 V電壓等級，直流接地也存在著直流負(fù)接地、直流正接地等情況。當(dāng)存在著直流控制回路的一點(diǎn)接地的情況，并沒有任何影響，但需要立即處理，如果存在著兩點(diǎn)及以上的多點(diǎn)接地的情況，則會造成開關(guān)拒動或誤動的情況。其中，從圖1斷路器控制回路原理圖中可以看出，當(dāng)存在著a，c兩點(diǎn)通過大地形成回路的情況，這樣就會造成繼電器線圈導(dǎo)通的情況，存在著開關(guān)誤合的情況。同時，如果存在著a，d點(diǎn)同時接地的情況，則會造成跳閘線圈導(dǎo)通的問題而出現(xiàn)開關(guān)誤跳的情況。如果存在著b、d同時接地的情況，存在短路合閘線圈的問題，容易出現(xiàn)開關(guān)拒跳。而b和c的同時接地意味著短路合閘線圈，而會出現(xiàn)開關(guān)拒合，從而存在著保險FU熔斷。

從這個角度來看，通過正極兩點(diǎn)接地的方式則會出現(xiàn)開關(guān)誤動的情況，而存在著負(fù)極兩點(diǎn)接地的情況，則意味著開關(guān)拒動的問題。

2. 5 防雷接地可能出現(xiàn)的問題

為了保障火電產(chǎn)電氣設(shè)備的正?；\(yùn)行，我們還不應(yīng)忽視火電廠防雷系統(tǒng)的作用，但由于在實(shí)踐中存在著防雷接地不合理、不規(guī)范施工以及維護(hù)不及時等問題，存在著一系列的接地問題。

一是，在具體的防雷接地設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，存在著入口均壓帶設(shè)置不合理的情況，不滿意電氣裝置及接地裝置的施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，沒有合理化設(shè)置避雷針及其他接地裝置。對于如果存在雷擊的影響下，會造成升高接地點(diǎn)電勢的情況，合理化設(shè)置均壓帶能有效控制跨步電壓，避免出現(xiàn)觸電問題。

二是，在施工環(huán)節(jié)中，存在著隨意開挖敷設(shè)的情況，避雷針集中接地裝置與主接地網(wǎng)的接地點(diǎn)的距離間距不符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合規(guī)范條規(guī)的內(nèi)容，應(yīng)嚴(yán)格恪守相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

三是，接地網(wǎng)搭接焊接存在問題，并沒有開展焊接位置的防腐工作，并沒有及時處理焊藥，正是由于焊接不恰當(dāng)及不重視防腐工作，會造成接地連接點(diǎn)的斷裂及腐蝕問題更加嚴(yán)重。

四是，運(yùn)行維護(hù)工作難以落實(shí)到位，往往會造成更加嚴(yán)重的接地網(wǎng)腐蝕問題，接地電阻逐步增加。

五是，難以開展高質(zhì)量的避雷器泄漏電流監(jiān)測，沒有完成預(yù)防性試驗(yàn)，沒有及時發(fā)現(xiàn)避雷器的擊穿問題，存在著安全故障隱患。

2. 6 電氣設(shè)備保護(hù)接地可能出現(xiàn)的問題

結(jié)合火電廠中低壓配電系統(tǒng)保護(hù)接地的實(shí)際情況，大都是選擇TN-C系統(tǒng)，在這樣的情況下，零線主要能實(shí)現(xiàn)落實(shí)中性點(diǎn)電壓不偏移的問題，從而存在著電壓基本不變的情況，并能構(gòu)建單相負(fù)荷電氣回路，實(shí)現(xiàn)保護(hù)接零系統(tǒng)PE線。當(dāng)存在著零線斷線的問題，則意味著巨大的安全隱患。

圖2為TN-C系統(tǒng)零線斷線的示意圖，存在著設(shè)備外殼漏電的情況，則會意味著零線與相線短路的問題，存在著保護(hù)跳閘。當(dāng)存在著a點(diǎn)的零線斷線情況，在其之前的零線電壓為零，而其后呈現(xiàn)出單相設(shè)備組成星形負(fù)載，零線帶電。當(dāng)存在著b的零線斷線的情況，其中，b，c相負(fù)荷兩端電壓為線電壓，結(jié)合相應(yīng)的串聯(lián)分壓的影響，肯定判斷燒毀B，C相負(fù)荷或因電壓太低而無法工作。最后，當(dāng)存在著c點(diǎn)零線斷線的問題，其后的單相設(shè)備由于電氣回路開斷，難以滿足工作的要求。同時，考慮到外殼的漏電問題，考慮到零線與中性點(diǎn)斷線而難以構(gòu)成短路電流，能實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)保護(hù)接零的作用，存在安全隱患。

3 火電廠常見接地故障排查方法

3.1 互感器二次側(cè)兩點(diǎn)接地排查方法

（1）二次側(cè)兩點(diǎn)接地排查方法

在火電廠的正?；\(yùn)行實(shí)踐中，重點(diǎn)探討了電流互感器線圈兩側(cè)接地以及中性線兩點(diǎn)接地的情況。一是，在開展互感器線圈兩側(cè)接地的分析環(huán)節(jié)中，結(jié)合相關(guān)的節(jié)點(diǎn)電流定律的情況，這樣會造成存在著中性線電流與永久接地點(diǎn)電流的方向相反且大小相等的情況，這樣通過互感器、負(fù)載方可構(gòu)建相應(yīng)的電勢差的回路情況，考慮到回路電阻較大而可以忽略電勢差的影響。二是，在分析電流互感器中性線兩點(diǎn)接地的情況下，大都是結(jié)合實(shí)際情況，開展檢測永久接地點(diǎn)以及電流互感器中性點(diǎn)電流的情況，這樣大都是可以進(jìn)行判斷是否存在兩點(diǎn)接地的問題。

（2）二次側(cè)兩點(diǎn)接地排查方法

考慮到正?；\(yùn)行的設(shè)備的具體情況，考慮到電壓互感器二次接地線難以解開，大都是選擇電阻法查找二次回路多點(diǎn)接地互感器的情況。一般來說，對地沒有構(gòu)建成回路的情況，則為高阻抗的情況，造成很小的接地回路中電流值情況。存在著接地點(diǎn)串入滑線電阻的影響，特別是考慮到這種情況下，對于滑線電阻改變幾乎不會造成接地電流的影響。對于存在著互感器中性線發(fā)生兩點(diǎn)接地的情況，這樣情況下所構(gòu)成回路，則會造成永久接地點(diǎn)串入滑線電阻，相應(yīng)的接地電流會存在明顯變化，進(jìn)而可以予以判斷。

3. 2直流控制系統(tǒng)接地排查方法

一是，借助于直流絕緣監(jiān)測系統(tǒng)的功能，能對于接地支路進(jìn)行判斷;二是，進(jìn)行直流負(fù)荷的逐一化切除，并開展相應(yīng)的支路上的接地點(diǎn)的有效查找工作;三是，明確由于直流停電而造成的誤動作的設(shè)備，在換至備用電源的基礎(chǔ)上，落實(shí)具體的接地點(diǎn)查找;四是，明確直流接地查找的原則，明確天氣環(huán)境狀況、落實(shí)操作方案、運(yùn)行特點(diǎn)，從而明確相應(yīng)的接地點(diǎn)的情況，并在實(shí)踐中明確先照明、后信號、再操作的順序。

3. 3熱工屏蔽回路接地故障排查方法

結(jié)合熱工系統(tǒng)的特點(diǎn)，考慮到屏蔽層接地線斷線或多點(diǎn)接地的情況，在具體實(shí)踐中存在著測量誤差，會造成系統(tǒng)的運(yùn)行受到很大程度的影響。在開展屏蔽層接地的實(shí)踐中，大都是通過以下方式開展具體的查找工作。一方面，在排查屏蔽層接地線斷線的情況，借助于萬通便來進(jìn)行屏蔽層對地電阻的測量，如果其數(shù)值存在著明顯增大的情況，則意味著蔽層接地線虛接或斷線的問題。另一方面，在開展屏蔽層多點(diǎn)接地點(diǎn)排查的過程中，在滿足電流通過接地點(diǎn)而構(gòu)建成回路的情況下，這樣就可以選擇加電流側(cè)為起點(diǎn)，任意選擇電纜一點(diǎn)測量屏蔽層電流，當(dāng)存在著電流則意味著故障點(diǎn)位于測量點(diǎn)之后。反之亦然。

3. 4電纜接地故障排查方法

在開展電纜故障接地處理的實(shí)踐中環(huán)節(jié)，大都是選擇直流電橋法的排查方式。在具體實(shí)踐中，當(dāng)存在著電纜單相接地的情況，這樣就會存在著電纜的完好芯線和故障芯線短接的情況，從而構(gòu)成相應(yīng)的環(huán)線情況，能夠?qū)崿F(xiàn)電橋和故障芯線、完好芯線的連接要求，通過測量電流通過接地點(diǎn)的方式來構(gòu)建成為回路，經(jīng)過相應(yīng)的調(diào)節(jié)處理，能實(shí)現(xiàn)臂電阻的數(shù)值。同時，如果存在著檢流計(jì)電流為零的情況，則意味著電橋的平衡狀態(tài)。結(jié)合惠斯通電橋原理，考慮到電纜的電阻跟長度和截面積相關(guān)，這樣就可以結(jié)合電纜的電阻率和截面積的情況，來推算出故障點(diǎn)的距離。通過電纜兩相接地的方式，能實(shí)現(xiàn)落實(shí)接地點(diǎn)的情況。電纜三相接地的情況，則需要選擇輔助線為附近另一完好平行線路中的一根芯線，基本上和單相接地的方式相類似。

4 結(jié)束語

綜上所述，在開展火電廠電氣設(shè)備接地系統(tǒng)管理的實(shí)踐中，其具有一定的復(fù)雜性，但其關(guān)聯(lián)到電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行的情況。如果存在著電氣設(shè)備接地系統(tǒng)故障的情況，則會造成出現(xiàn)信號異常以及計(jì)量不準(zhǔn)確等問題，在嚴(yán)重的情況下，還會造成人員傷亡的問題。在這樣的背景下，應(yīng)從基建期開始予以重視，嚴(yán)格恪守相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，并在運(yùn)營期間落實(shí)具體的檢驗(yàn)工作制度內(nèi)容，及時排查存在著的接地故障問題，這樣才能保障火電廠的安全平穩(wěn)的正常化運(yùn)營。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭敏放，于永源，王聯(lián)群.一種新的中壓網(wǎng)絡(luò)故障精確定位方法[J].華北電力技術(shù)，1999（3）：23-25.

[2]陳智，王華云，程正，廖言寶，張勇剛.高壓電力電纜絕緣故障定位分析[J].江西電力，2012，36（2）：9-11.

[3]李玉娥.高壓電力電纜故障的各種類型及其預(yù)定位和精確定位的方法[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012（19）：104-104.

[4]劉義平，曹婷，魏文偉.10kV電力電纜故障檢測[J].電氣技術(shù)，2012（9）：85-88.

[5]龔海華，黃冬.淺析電纜故障精確定位方法[J].大科技，2012（23）：131-132.

[6]王育學(xué)，尹項(xiàng)根，張哲，李振興，袁藝.基于接地電流的大型發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)及精確定位方法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2013，33（31）：147-154.

[7]付兵，駱毅，陳利蓉，黃威，錢秋波.高壓單芯電纜外護(hù)套故障查找及修復(fù)[J].低碳世界，2014（06X）：42-43.

[8]牛睿，梁軍，贠志皓，張峰.基于故障距離區(qū)間的混聯(lián)線路單端行波測距[J].電網(wǎng)技術(shù)，2015，39（1）：156-163.