变电所直流系统接地故障研究

2019-10-21张俊博

科学导报·科学工程与电力 2019年27期

张俊博

【摘要】直流系统是电力系统十分重要的一个组成部分，是电力系统中非常重要的工作电源，是变电站安全运行的保证。现有的直流系统还有待改进。本文对变电所直流系统接地故障进行简要的分析与总结。

【关键词】直流电源;直流系统;故障

引言

变电站的直流系统分支较多、涉及面广，绝缘水平很难保持得很高，发生直流接地的机率较大，直流接地在直流系统中是最常见也最易发生的故障，若不及时处理，会严重影响安全经济运行。当直流系统发生一点接地时，应迅速寻找，尽快消除，防止发展成两点接地故障。

1 直流电源的基本要求

直流电源应满足以下四点基本要求：

（1）应保证供电的可靠性，最好裝设独立的直流操作电源，以免交流系统故障时，影响操作电源的正常供电。

（2）应具有足够的容量，以保证正常运行时，操作电源母线（以下简称母线）电压波动范围小于±5%额定值;事故时的母线电压不低于90%额定值;失去浮充电源后，在最大负载下的直流电压不低于80%额定值。

（3）波纹系数小于5%。

（4）使用寿命、维护工作量、设备投资、布置面积等应合理

2直流系统接地的现象和危害

2.1直流系统接地的现象

（1）“直流系统故障”光字牌亮。

（2）直流绝缘监测装置测得接地极对地电压降低，另外一极电压升高。

（3）发出其他异常信号，如直流熔断器熔断、误信号、断路器误动、拒动等。

2.2直流系统接地的危害

直流系统为不接地系统，一点接地一般不会造成直接的危害，系统可以正常运行，但是回路中再发生接地或绝缘不良造成两点接地时，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，不能动作跳闸、致使越级跳闸。直流系统发生一点接地时，要及时对其进行查找，防止两点接地情况的发生。直流接地故障中，危害较大的是两点接地。直流正极接地有造成保护误动的可能，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）均接电源负极，若再发生接地或绝缘不良就会引起保护误动作。直流负极接地时，如回路中再有一点接地，两点接地可将跳闸回路或合闸回路短路，可能造成保护拒绝动作，还可能烧坏继电器触点。当发生直流系统两点接地时，不单造成断路器误跳可能，还可能造成断路器拒跳，甚至造成熔断器熔断。

2.3直流系统接地的原因分析

变电站直流系统分布范围广、外露部分多电缆多、且较长;所接设备多、回路复杂，在长期运行过程中会由于环境的改变、气候的变化、电缆以及接头的老化，设备本身的问题等，很容易受尘土、潮气的腐蚀，使某些元件绝缘降低，不可避免地发生直流系统接地。特别在变电站建设施工中或扩建过程中，由于施工及安装的种种问题，难以避免会遗留电力系统故障的隐患，直流系统更是一个薄弱环节。投运时间越长的系统发生接地故障的概率越大。

直流系统接地故障威胁着直流系统的安全可靠运行。因此必须对造成直流系统接地的原因作出分析，以便采取防范措施。通过研究，直流系统接地的原因总结为以下几点：

（1）二次回路绝缘材料不合格、绝缘性能低，或年久失修、严重老化。或电缆在施工敷设过程中，存在某些损伤缺陷、如磨伤、砸伤、压伤、扭伤等。

（2）由于天气影响，如梅雨、潮湿使二次回路及设备严重污秽和受潮、接线盒进水，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、娱蛤等小动物爬人带电回路;某些元件有裸露线头、未使用的螺丝、垫圈等零件，掉落在带电回路上。

（4）人为原因，如接线有误、二次有人工作、工具使用不当等。

（5）直流系统运行方式不当，如两套绝缘监测装置同时投入造成直流假接地现象。

2.4直流系统接地处理方法

传统方法是：当“直流系统故障”光字牌亮时，工作人员应先切换直流负荷屏上的接地电压表，判明直流接地的极性。若将该表转换开关切至“正”，电压表指示值为220伏或接近220伏，则说明“负”极接地;反之，则“正”极接地。接地极性明确后，可进行以下处理：检查绝缘水平低、存在设备缺陷及有检修工作的电气设备和线路是否有接地情况;询问载波室是否有直流系统故障;依次切断直流负荷屏上各负荷开关;检查蓄电池、硅整流装置及充电机回路是否有接地现象等。在切断上述每一直流回路后，应迅速恢复送电。在切断每一回路过程中，工作人员应根据仪表和信号装置的指示，判断是否有接地。如切断时接地消失，恢复送电后接地又出现，则可肯定接地发生在该回路上，应及时查找接地点设法消除[1]。

因直流负荷屏上的负荷开关控制的既有室内部分又有室外部分，工作人员在水轮机层或发电机层查找接地点时，需用电话联系中控室人员了解光字牌信号变化情况，大大延长了处理时间[2]。

3直流系统接地的预防措施

直流系统接地故障防范措施如下：

首先要加强对直流系统设备的维护和巡视工作，应采取如下几点措施：

（1）防止蓄电池发生过充电现象，避免充电过程中溢出电池液造成电池组绝缘下降，以至出现接地现象（一般直流系统的绝缘电阻在0.1、0.2兆欧以上）。

（2）蓄电池组加液时应严格按两标示线间加蒸馏水，防止加液过满，充电时造成液体过满溢出。

（3）保证电池外部清洁完好，支架清洁、千燥。

（4）加强巡视检查记录工作，保证充电设备稳定运行、防止充电设备电压波动过大、稳压性能差，造成直流工作过高，至损坏或烧坏二次设备引起直流系统接地。

（5）开展定期对直流设备的维护及清扫，在清扫直流端子时，要防止用力过猛或操作不当，引起二次端子松动、脱落与裸露设备碰接，发生接地现象。

（6）梅雨天气，反潮湿度大，会引起寄生串电或造成直流系统接地。因此遇到天气反常时，应将门窗关严，开启通风除湿设备，或采取加装红外线灯光在设备照射进行除湿[3]。

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，规程上规定直流系统接地时达到一定程度时，应停止直流系统上的一切工作，并进行选择查找接地点，防止造成两点接地;同时，运行经验证明，经上述防范措施的落实，是可以大大减少发生直流接地的现象，保证直流系统提高稳定可靠运行[4]。

结束语