变电站直流系统接地故障分析与处理

2017-03-11郉建浩张志强

环球市场 2017年30期

关键词：直流绝缘电缆

郉建浩张卓张志强

国网山东省电力公司莱芜供电公司

变电站直流系统接地故障分析与处理

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直流系统支撑着变电站内继电保护、安全自动装置的可靠运行，但实际运行中，直流系统容易发生故障，必须要认真加以处理。因此，对直流系统接地故障必须采取早发现、早消除、勤防范策略。本文对变电站直流系统接地故障分析与处理进行了分析探讨。

变电站；直流系统；接地故障；分析与处理

引言：

在变电站中，直流系统为控制、信号、继电保护、自动装置、事故照明及操作等提供可靠的直流电源，其正常与否对变电站的安全运行至关重要。比如，发生单点接地。虽然单点接地不引起危害，但若演变成两点接地将造成保护误动或拒动、信息指示不正确、熔断器熔断等严重事件。本文直流系统接地故障原因、危害以及如何处理进行分析。

1.直接接地的原因剖析

直流系统发生接地故障往往同多种原因引起，但总结起来主要有人为和自然两方面因素。人为因素如工作人员在二次回路带电工作，使直流电源碰到接地部分；人为的机械力造成电缆损伤，使带电芯线与屏蔽层碰到一起。如果是直接接地还比较容易发现，但像芯线绝缘损伤等不一定立即发出接地信号，等到天气发生变化，湿度增大后就可能引起接地。此外，在改造、检修过程中接错电缆芯号，使电缆一端接直流电源，另一端作为备用芯而不作任何保护处理，一旦备用芯碰到设备外壳，也会造成接地故障。自然因素如设备质量不良，直流系统绝缘老化等可能引发接地；雨天或雾天导致室外的直流系统绝缘降低可能引发直流接地；室外断路器电缆其保护铁管中容易积水时间长了可能造成接地；变压器的非电量回路，因变压器渗油或防水不严，造成绝缘损坏引发接地；设备端子受潮或积有灰尘等造成绝缘降低引起接地；断路器的操作线圈、电笛、电铃等，若引线不良或线圈烧毁后绝缘破坏引发接地。

2.直流接地故障的危害

当直流系统发生一点接地时，由于没有短路电流，熔断器不会熔断，仍可继续运行，但必须及时处理；否则，当发生另一点接地后，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。同极两点接地，还可能将某些继电器短接，不能动作与跳闸、越级跳闸，以致损坏设备，扩大事故范围，严重威胁系统的安全运行。直流正极接地有造成保护误动的可能，直流负极接地有造成保护拒动的可能。

3.直流系统接地故障排查

从以上的直流接地危害中，可以看出无论是正极接地还是负极接地，只要有一个接地，即对地构成了新的接地回路，要求迅速排除，否则一旦出现两点或多点接地就会发生故障，乃至发生事故。从以往现场实际的情况和经验所得，直流系统接地故障排查大致有以下几种方法：

(一)微机绝缘监察装置排查法

目前在变电站中多采用微机选线型直流绝缘监察装置，该装置对直流系统实时监控，能够直接测量直流系统正负极及各供电支路的对地绝缘状况等信息。其原理过程大多为各分支回路的绝缘监测用一低频信号源作为发生器，通过耦合电容向直流系统正负母线发送交流信号，用一小电流互感器同时套在各出线支路的正、负出线上。绝缘监察装置的最大优点在于它在不切断直流回路负荷的情况下进行查寻，但是如果平衡桥的电阻和切换电阻的参数设计不合理将造成直流系统正负极对地电压波动过大，甚至在一点接地时导致保护控制等二次设备的出口继电器、光耦合器误动作。

(二)瞬时拉路法

根据负荷的重要程度，依次短时拉开直流屏所供各回路直流负荷。当切除某一回路时故障消失，则说明故障就在该回路之内，继续运用拉路法，可进一步确定故障在此回路的哪一支路中。此方法需要逐步拉掉各条支路，因此大大降低了直流供电的可靠性，如有重要负荷无法停电，则必须使用供临时电源先转移负荷，且要考虑到备用临时直流电源的容量。该种方法一般在新建变电站过程中、选线型装置失效的情况可以考虑采用。

直流系统接地故障排查时，如果站内二次回路有在施工的或有检修试验的，首先应立即停止工作，拉开电源看信号是否消除。故障判断先微机后人工、先外后内、先次后重、先信号再控制的原则。采用拉回路的方法时，要先拉次要的负荷回路，再拉重要回路。处理过程中应做出具体的安全措施，避免造成保护误动作。

4.直流系统故障问题对策

为了减少直流系统发生接地的概率，保证直流馈线供电的可靠性，现总结有以下几个建议对策：

(一)直流系统的设计合理化

设计科学合理是确保直流系统馈线网络可靠供电的首要条件。设计各项指标必须满足所属电网公司直流系统的规范要求，满足变电站实际负荷情况和运行状况的需要。选择合理的供电方式，从源头上保证所设计的直流系统各参数的正确。前面所述的减小电缆的分布电容，是提高运行可靠性的有效方法。减小分布电容主要方法有减小控制电缆的长度和采用电容效应较小的电缆。工程上通常可以采取设置多个保护小室、对户外高压配电装置进行GIS化改造的方法来减少控制电缆的长度；也可以用光缆代替电缆来传递保护跳闸信号，克服长电缆分布电容的影响。

(二)过程严把施工质量控制关

施工单位在施工过程中应严格控制施工质量和工艺，并对回路进行检查测试，尤其是对电缆进行绝缘试验。试验中投运前发生接地后及时更换损伤的电缆。在改扩建施工，改造旧回路时应仔细核实拆除的电缆芯线，不用的回路及时拆除，施工时在二次安全技术措施单上反映，且完善相应的图纸。

(三)加强对站内直流系统的运行维护

在日常工作中应定期对直流系统的运行情况进行检查，特别是预防雨雪天气的各箱体、接线盒、端子的防潮进水，以便及时发现异常情况，并应结合年度的保护及自动化装置效验检修，由检修人员对相应间隔的直流回路进行预防性检查，对运行时间长、元件老化严重的设备应及时更换。根据各个变电站直流系统的情况，制定不同的直流故障处理预案，预案一定要简洁、适用和有针对性。