浅谈直流接地故障的原因、危害及处理

陈 红

(沧州供电公司,河北沧州 061000)

浅谈直流接地故障的原因、危害及处理

陈 红

(沧州供电公司,河北沧州 061000)

由于直流接地故障在变电站和电力系统中时有发生,因此这类故障有着典型和普遍的代表性。文中从几个方面分析论述了造成直流接地故障的原因、危害。在对直流接地故障进行分析和处理的基础上,借鉴前人的经验论述了查找直流接地故障的方法及注意事项,以供商榷。

直流接地;原因;危害;查找注意事项

直流系统及其二次回路,在变电站中为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源,同时它还为电气操作提供可靠的操作电源。直流系统及其二次回路可靠与否,对变电站的安全稳定运行起着至关重要的作用,是变电站和输电线路安全运行的保障。但是,由于设备质量、运行维护、设计安装等种种原因上的不足,直流系统故障时有发生。其中,以直流接地故障造成的事故为最多,直流接地故障在电力系统中出现的机率也较大。因此,当直流系统发生故障或异常时应尽快查找故障点,及时恢复直流系统的正常运行。运行实践证明,直流系统接地的危害不仅使继电保护装置误动、拒动,甚至会造成采用直流控制的一次设备误动、拒动,严重危及电力系统安全稳定运行。

1 直流接地故障发生的原因

结合以往各站直流系统接地故障的查找处理,实际运行的直流系统发生接地故障主要有以下几种原因:

1)直流系统、电气设备及二次回路所处环境严重污秽或运行在阴雨、潮湿的气候中,恶劣的环境状况使电气设备对地绝缘严重下降,易诱发直流接地。

2)电气设备和二次回路由于设计、安装、维护及运行不合理或错误,可产生平时不易发现的潜伏的接地故障。如某通常状态下不带电的回路,当通入电流时就发生直流接地故障;二次回路的带电端固定不牢固或断线,因设备受到震动、大风刮动或人为误碰等影响,而使带电端与接地体相触,造成直流接地故障。金属工具、金属元件、零件等落入电气二次回路和直流系统中,或小动物的侵入,也易造成直流接地故障。如在电气设备或二次回路上工作时,不慎将金属工具、线头或小垫片、小螺丝、小螺母等金属零件掉在带电的直流回路上,造成直流回路与金属屏短接而接地;蛇、鼠、蛾、虫等小动物爬入直流带电回路之间,而造成直流接地故障。

3)直流系统运行方式不当。如直流设备中有两套绝缘监察装置,通常情况下一套投入运行,另一套备用,当两套绝缘监察装置均投入运行时,绝缘监察装置即可能发生动作(假接地现象)。

2 直流系统接地的危害[1]

电力系统中直流操作系统采用对地绝缘运行方式,当发生一点接地时,并不引起任何危害,但必须及时处理,否则,当发生另一点接地时,有可能使继电保护发生误动、拒动。运行实践中发现,直流接地不仅会造成继电保护误动、拒动,甚至会造成采用直流控制的设备误动、拒动,以至损坏设备,造成大面积停电、系统瓦解的严重后果。故对于直流接地问题,不能仅从一个变电站、一个电厂角度分析,要从整个电网高度去考虑。

2.1 直流单极接地时可能造成控制回路中间继电器误动作跳闸

直流正极接地有造成继电保护误动的可能。因为一般跳闸线圈(如出口中间继电器线圈和跳合闸线圈等)均接负极电源,若这些回路再发生接地或绝缘不良就会引起保护装置误动作。直流负极接地与正极接地同一道理,若回路中再有一点接地就有可能造成保护装置拒绝动作(使事故越级扩大)。因为两点接地将跳闸或合闸回路短路,此时还可能烧坏继电器接点。

2.2 直流两点接地可能造成开关误跳闸、断路器拒动及保险熔断或继电器接点烧坏

直流系统中发生两点接地时,可能引起直流保险熔断,使保护与控制装置失去直流电源,或引起保护装置和断路器的误动作。这些都会给电网的安全稳定运行带来极大的危害。但是,在直流发生两点接地之前,大部分是先发生一点接地后,又发展成两点接地的。通常发生的一点接地故障,也有造成继电保护和断路器误动的可能性。

如图1,当直流接地发生在A、B两点时,将电流继电器接点1LJ、2L J短接,而启动ZJ,中间继电器接点ZJ闭合而跳闸。同理,当A、C两点接地时短接ZJ接点而跳闸。在A、D两点,D、F两点等接地同样都能造成开关误跳闸;当直流接地发生在B、E两点,D、E两点或C、E两点,断路器可能产生拒动;当接地点发生在A、E两点,将引起保险熔断。当接地点发生在B、E和C、E两点,保护动作时,不但断路器拒跳,而且保险将熔断,同时有烧坏继电器接点的可能。

图1 直流系统接地情况

在复杂的保护回路中,同极回路中两点接地,还可能将某些继电器接点短接,继电器动作后不能启动跳闸,同时保险不熔断,造成保护越级跳闸,将事故范围扩大。

3 查找直流接地故障的操作步骤及方法[2]

当直流系统发生直流接地故障时,应迅速进行查找,及时找出接地点,尽快消除故障。在查找之前应首先粗略分析一下故障产生的原因,确定首要查找的目标和处所。例如是否与直流设备运行方式的改变有关?是否与设备操作有关?是否与站内工作人员有关?是否与当时的气候变化有关?等等。

查找直流接地故障的方法是利用“直流接地故障探测仪”等先进的仪器设备[3]。并在允许的情况下采用瞬间断开某一回路(在切断各专用直流回路时切断时间不得超过3 s,不论回路接地与否均应合上),观察绝缘监察装置的信号、表针指示是否消失。倘若消失,则证明故障点就在该回路上,如不消失,证明该回路可能正常。然后再分别瞬间断开其它允许断开的回路进行查找。在允许的情况下,先瞬间断开有疑问的回路,再瞬间断开其它回路;先瞬间断开相对安全的回路,再瞬间断开相对重要的回路;先瞬间断开潮湿、污秽严重的回路,再瞬间断开运行条件较好的回路;先瞬间断开室外的回路,再瞬间断开室内的回路;先瞬间断开信号和照明回路,再瞬间断开操作回路;先瞬间断开充电备用的回路,再瞬间断开运行回路;先瞬间断开次要保护回路,再瞬间断开重要保护回路;先瞬间断开新投运的回路,再瞬间断开已运行多年的回路。

在查找直流接地故障的过程中,有时找不到接地点在哪个系统上或出现接地点转移的现象。其主要原因是,直流接地发生在充电设备、蓄电池本身和直流母线上时,用瞬间断开允许回路的方法是找不到接地点的;当直流采取环路供电方式时,如不首先断开环路开关也是不能找到接地点的。至于接地点转移现象多半是由于二次回路连接不正规或有乱拉乱接现象,也可能在查找过程中,由于断开某一回路的线头产生的,所有这些都是由于回路中产生了寄生回路(迂回回路)造成的。另外继电保护回路中有同极两点接地,直流系统绝缘不良多处出现虚接地点,形成很高的接地电压,在表计上出现接地指示,因此出现了正负极接地故障的转移现象。

4 查找直流接地故障的注意事项[4]和建议

1)直流发生接地故障时,应禁止在二次回路上进行工作;查找和处理工作,必须由二人进行,所有断线头应作好记录,线头应挂牌做标记,处理完了应及时恢复。查找和处理时不得造成直流短路和另一点接地。

2)对于复杂的保护只允许查至保护盘的端子排处,防止引起保护误动作;带有高频保护装置的保护盘,在查找直流接地故障时,必须按调度命令,停止高频保护;允许瞬间断开回路的时间不应超过3 s,断开回路前应采取必要的防范措施(如退出保护出口压板等),防止直流失电可能引起的保护及自动装置误动作。

3)查找接地点时禁止使用灯泡寻找的方法。用仪器仪表检查时,所用表计的内阻不应低于2 000Ω/V。

通过直流接地故障的查找、分析和总结,我认为直流接地故障在多数情况下是可以避免的,而且即使出现了直流接地故障我们也是可以解决的。我们要在“战略上藐视它,但在战术上要重视它”。关键是要精通直流回路系统运行和维护的方法,认真加强检测,精心呵护,并熟练掌握快速查找和处理直流接地故障的经验方法,防微杜渐,为直流系统和电网的安全稳定运行作出我们的贡献。

[1] 支叶青.继电保护[M].北京:中国电力出版社,2010.

[2] 毛锦庆.电力系统继电保护实用技术问答[M].北京:中国电力出版社,2000.

[3] 王宗达,张山春,毕强.直流设备检修[M].北京:中国电力出版社,2002.

[4] 张科峰,方稳根.厂站低压直流系统接地查找[J].电力系统保护与控制,2008,36(20):93-96.

(责任编辑:马香普)

On the Causes Harms and Handling Precautions of DC Ground Fault

CHEN Hong
(Cang zhou Power Supply Company,061000,Cangzhou,Hebei,China)

As the DC ground fault in the substation and power system has often occurred,this type of failure has a typical and universal representation.This paper discusses several aspects of the causes and harms of DC ground fault.On the analysis and processing of DC ground fault,learning from the previous experience,the paper discusses the methods and precautions to find the DC ground fault.

DC ground;cause;hazards;find notes

TM862

A

1008-3782(2012)03-0037-03

2011-10-24

陈红(1970-),女,河北沧州市人,高级工程师,主要从事电网继电保护专业工作,研究方向智能站电力综合自动化。