变电站直流系统接地故障危害和预防措施

来源：职称驿站所属分类：电力论文发布时间：2012-07-19 09:25:25浏览：次

　　摘要：本文分析了直流接地的概念及产生的原因，介绍直流接地故障的原因、危害以及查找直流接地故障的一些基本方法、注意事项，供大家参考。
　　关键词：变电站，直流系统，接地
　　1前言
　　在变电站内直流系统是继电保护及安全自动装置、断路器控制回路、事故照明、远方遥测遥控等设备提供电源的。直流系统也是站内二次系统的核心部位，因此，直流系统发生接地后，要及时迅速地处理，尽可能地减小事故影响范围。实现快速处理直流系统接地故障，首先应检测故障点和具体的接地位置。
　　2直流接地的概念及产生的原因
　　由于直流电源为带极性的电源，即电源正极和电源负极。交流电源是无极性电源，电力系统交流电源有一个真正的“地”，这个地也是电力系统安全的一个重要概念。为了系统安全，变电站、发电厂所有设备的外壳都会牢牢的接在这个“地”，而且希望其阻抗越低越好。直流电源的“地”并不是实际接地，仅仅是个中性点的概念。如果直流电源系统正极或负极对地问的绝缘电阻值降低至某一整定值，这时我们称直流系统有正接地故障或负接地故障。直流系统分布范围广、外露部分多、电缆多、且较长。所以，很容易受尘土、潮气的腐蚀，使某些绝缘薄弱元件绝缘降低，甚至绝缘破坏造成直流接地。分析直流接地的原因有如下几个方面：
　　1、控制电缆线芯细，机械强度小，一旦受到外力作用，容易造成损坏；二次回路绝缘材料绝缘性能低、绝缘材料不合格、绝缘性能低，或年久失修、严重老化。或存在某些损伤缺陷、如磨伤、砸伤、压伤、扭伤或过流引起的烧伤等。
　　2、环境因素造成接地也是一种常见的情况。如雨天或雾天可能导致室外的直流系统绝缘降低引发直流接地。室外端子箱、瓦斯接线盒进水引发直流接地；二次回路及设备严重污秽和受潮、接地盒进水，使直流对地绝缘严重下降。
　　3、小动物爬入或小金属零件掉落在元件上造成直流接地故障，如老鼠、蜈蚣等小动物爬入带电回路；某些元件有线头、未使用的螺丝、垫圈等零件，掉落在带电回路上。
　　4、设备安装中留下的隐患，如电缆有接头以及交、直流共用一根电缆现象。
　　5、因工作人员疏忽造成的接地。如在带点二次回路上T作将直流电源误碰设备外壳，造成直流瞬问接地。另外，检修人员检修质量的不良也会留下接地隐患，如室外设备未加防雨罩、二次回路接线裸露、误将控制电缆外皮绝缘损伤等，在一定外部条件下如潮湿或操作设备时就可能引发直流接地。
　　3直流系统接地故障的危害
　　直流系统发生一点接地，不会对系统构成危害。直流接地故障中，危害较大的是两点接地，可能造成严重后果。直流系统发生两点接地故障，便可能构成接地短路，造成继电保护、信号、自动装置误动或拒动，或造成直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。在复杂的保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接，不能动作于跳闸、致使越级跳闸。
　　
　　图1直流系统接地示意图
　　1．直流正极接地，有使保护及自动装置误动的可能。因为一般跳合闸线圈、继电器线圈正常与负极电源接通，若这些回路再发生一直接地，就可能引起误动作。如图：直流接地发生A、B两点时，将1U、2U接点短接，使zJ误动作跳闸。A、c两点接地时，zJ接点被短接而误动作跳闸。A、D两点，F、D两点接地，同样都能造成开关误跳闸。同理，两点接地还可能造成误合闸，误报信号。
　　2、直流负极接地，有使保护自动装置拒绝动作的可能。因为，跳、合闸线圈、保护继电器会在这些回路再有一点接地时，线圈被接地点短接而不能动作。同时，直流回路短路电流会使电源保险熔断，并且可能烧坏继电器接点，保险熔断会失去保护及操作电源。如图所示：直流接地故障发生在B、E两点，zJ线圈被短接，保护动作时zJ不能动作，开关将不能跳闸且保险将会熔断。D、E两点接地时，TQ线圈被短接，保护动作时及操作时开关拒跳，同理，两点接地开关也可能合不上。直流系统接地故障，不仅对设备不利，而且对整个电力系统的安全构成威胁。因此，规程上规定直流接地达到下述情况时，应停止直流网络的一切工作，并进行选择查找接地点，防止造成两点接地。
　　1、直流电源为220伏者，接地在50伏以上。
　　2、直流电源为24伏者，接地在6伏以上。
　　4直流系统接地故障的查找方法
　　排除直流接地故障，首先要找到接地的位置。直流接地一般不止1个点，可能是多个点或者一片，真正因1个金属点接地的情况较少见；接地故障更多是由于空气潮湿、尘土粘贴、电缆破损或设备某部分的绝缘降低，外界其它不明因素造成；大量的接地故障并不稳定，而且随环境变化。因此现场查找直流接地较为复杂。
　　(1)拉回路法。所谓“拉回路”就是停掉该回路的直流电源，停电时间小于3秒，一般先信号回路、照明回路再操作回路、保护回路等。由于二次系统越来越复杂，信号回路、控制回路、保护回路已无严格区分，而且形成一些非正常的闭环回路，因此增大了拉回路查找接地故障的难度。正由于回路接线存在不确定性，因此，在拉回路过程中，常发生人为的跳闸事故；再加上微机保护的大量应用，计算机的运行特性也不允许随意断电。故“拉回路”可能导致控制回路和保护回路发生重大事故。
　　(2)直流接地选线装置监测法。该装置能在线监测，随时报告直流系统接地故障，并显示接地回路编号。但该装置只能监测直流回路具体接地回路或支路，无法定位具体的接地点；受监测点安装数量的限制，该装置很难缩小接地故障范围，且必须进行施工安装，不便于旧系统的改造；此类装置还普遍存在检测精度不高、抗分布电容干扰差、误报较多的问题。
　　(3)便携式直流接地故障定位装置。该装置可带电查找直流接地故障，极大地提高了查找直流接地故障的安全性，而且该装置可将接地故障定位到具体的点，便于操作。但该产品存在检测精度不高、抗分布电容干扰差、误报较多的问题。
　　5直流接地故障的处理顺序
　　直流接地故障的处理顺序如下。
　　(1)判断直流接地的大致范围。变电站直流系统主要有断路器合闸电源部分，继电保护、自动装置、操作控制等二次回路部分及事故照明部分。根据以往的经验，在直流系统没有工作时，室内二次回路接地故障较少，发生直流接地一般在室外，以断路器合闸电源、直流电机电源居多，其次为室外二次回路接地故障。
　　(2)若站内二次回路有工作或有设备检修试验，则应立即停止。拉开其工作电源，看信号是否消除。
　　(3)用分网法缩小查找范围，将直流系统分成几个无关联部分，但保护不能失去电源，操作电源尽量用蓄电池代替。为了进一步缩小故障查找范围，将可疑部分按负荷性质分成多个独立单元分别运行。先将可以短时停电的电源回路(如断路器合闸、储能回路)排除，再由室外到室内将照明、信号、操作回路依次短时拉开，进行排查。
　　(4)对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路用“瞬时停电”法查该分路所带回路有无接地故障。利用瞬时停电法查找直流接地点时，应按照以下顺序进行：断开现场临时工作电源；断合事故照明回路；断合通信电源；断合附属设备；断合充电回路；断合合闸回路；断合信号回路；断合操作回路；断合蓄电池回路。
　　(5)对于重要的直流负荷，用转移负荷法查该分路所带回路有无接地故障。该方法的实施由两人配合进行，一人操作，一人监护并监视表计指示及信号变化。
　　(6)分清接地故障支路。直流屏母线一般分段运行，负荷多由双回路供电，这适合采取两分法查找故障。选择适当位置，把回路开环，分别瞬间拉开电源闸刀，看信号是否消失。确定故障点所在的支路后，进一步分段查找。
　　(7)逐段进行查找。把线路最末端的元件(负载)开路，逐段向电源侧排除。
　　(8)分清接地故障的极性。找出故障点所在的极性，查找范围可减少一半。
　　若经上述检查仍未找出故障点，则应考虑同极性两点接地。当发现接地在某一回路后，有环路的应先解环，再进一步采用取保险及拆端子的办法，直至找到故障点并消除。
　　6结束语
　　供、发电企业各级管理部门应充分认识直流系统环网故障的严重危害，严格执行国家电网公司的运行管理规范，及时解决现有环网故障问题，尽量避免2套直流系统长时问并列运行。