变电站直流系统接地故障分析及处理

2020-11-27吕锵

商品与质量 2020年10期

吕锵

呼和浩特供电局内蒙古呼和浩特 010010

直流系统并非是变电站主体系统的构成部分，而是独立设置存在的，其主要作用是向变电站内有关的电力传输操作系统、系统保护设备以及自动化系统输送电力。当变电站内用电系统发生突发事故时，直流系统能够保障变电站内的紧急安全用电，确保供电可持续到用电系统能正常运作。不过，直流系统在继电回路方面的保护能力不高，因此在运行时存在诸多无法控制的潜在风险。直流系统主要构成包括直流回路、蓄电池、直流负荷以及充电设备等，安全电压大多为110V 和220V。其中，直流回路包括断路器、绝缘检测设备以及熔断器；蓄电池类型通常选用阀门控制型铅酸电池或防爆防酸型电池；直流负荷的主要功能是为电力系统二次回路提供保护以及操控元器件；充电设备大多采取硅整流的形式实现。

1 变电站直流系统运行过程中的常见问题

1.1 直流系统运行过程中出现接地故障

直流系统在运行过程中出现频率最高的就是接地故障，该故障发生的原因主要有：一是材料的质量不过关，例如二次回路使用了绝缘性能不好的绝缘材料就很容易导致绝地故障的发生；二是外部的影响，变电站的建设区域经常会出现包括昆虫之类的各种动物，很容易因其进入带电回路而导致接地短路故障；三是外界湿度对于系统中金属元件的作用，如果外界湿度过大，也很容易出现接地问题；四是人为引起接地问题，不小心误碰或者维护方式不妥当。接地故障可以分为三种类型：第一种，电阻性质的接地，又被称为金属接地，其又可以细分为很多种，有单点、多点接地等等。其中单点接地故障类型发生的概率最高，也是最容易解决的，而多点接地则需要确定故障点。第二种，有缘接地类型，说的就是通过其他电源而出现的接地问题。第三种，因设备的不合理连接而发生的多分支接地故障[1]。

1.2 直流系统运行过程中出现环网故障

在变电站中，通常会建立两套相对独立的供电直流系统，如果接线有问题，就会使设备出现问题，进而引发环路问题的发生。环网故障一是引发火灾，危害供电系统的同时还会威胁人们的生命安全；二是危害蓄电池的使用性能，降低其正常使用的寿命；三是引发相关设备问题；四是不同系统出现正负极接地问题，而导致同一时间发出报警信号。

1.3 直流系统运行过程中出现蓄电池问题

变电站中一般会具有大量的直流设备。通常情况下，蓄电池组只是备用的电源，只有在失电的时候才会使用到蓄电池组。蓄电池组在没有问题的时候基本都是在充电状态的，只有对其进行科学合理的维护保养，才能够保证直流电源稳定运行。蓄电池组出现的故障问题主要包括以下几点：一是如果组成蓄电池组的多个蓄电池具有不同的容量和规格，就会导致充电不均匀，进而损坏蓄电池组的使用寿命；二是蓄电池组的串联形式使得其整体容量会受其中一台蓄电池容量的直接影响；三是蓄电池组的大量蓄电池使得检测其容量工作很繁重，很难得到真正的落实[2]。

2 变电站直流系统接地故障的处理对策

2.1 优化处理流程

（1）暂时停止系统运作。若是变电站内突然发生接地故障，则需要立刻停止站内全部工作，将所有人力集中于接地事故成因的排查工作上。首先，把变电站内施工作业作为检查核心，研究施工工作是否存在问题。例如，在扩建或是改建电力工程期间，施工接线是否存在异常，是否存在二次接线失误或是新安装的设备绝缘性是否过关等。必须要注意，部分变电站因为在施工方面的管理工作处理不到位，可能存在电缆随意丢放的情况。例如，只把电缆的一侧剪开接线，而另一侧却不进行管理随意放置，而被乱放的电缆若是受自然因素腐蚀（如雨水、风力作用等），便会引发接地问题。接地事故成因排查需要按照先室外后室内的原则，因为接地事故多发生在室外，且大多是直流电力设备电源出现问题。例如，检查机构箱内是否存在进水或受潮问题；是否存在绝缘性降低、元器件漏电等情况。当对室外实行全面检查后依然未查出问题时，再检查室内，将室内作为重点检查对象予以研究[3]。

（2）在检查完室内所有施工接线后，若是未发现问题，便将排查重点转移至室内元器件。对于元器件的检查，主要检查内容为：核查其是否因为进水或是安装位置不合理而发生潮湿、绝缘性不足等情况。

（3）若经过这两项检查流程后依然未能准确判断接地故障成因，便可采取接线或者拉线法来检查、核验回路。例如，部分变电站时常会发生直流绝缘下降的问题，而直流系统却未出现接地状况。对于此种情况便可采取接线或者拉线法来检测回路。首先，需从信号回路开始实行检测，分析其是否发生接地问题；其次，再对计量回路实行检测，查验事故状态；最后，对保护回路实行检测。

2.2 变电站直流系统接地故障的主要查找

随着我国科学技术不断进步，我国各变电站已经开始广泛应用微机直流系统绝缘在线监测装置，以便更好监测直流系统运行。在其进行正常工作过程中，装置会直接利用数字形式显示母线电压，并对正在运行过程中的直流系统的正负母线绝缘情况进行有效监测。一旦直流系统出现接地故障，该装置会自动启动报警系统，同时产生低频信号，由直流系统的正负母线直接平衡的注入到直流系统中，利用直流支路上安装的传感器接收低频信号。CPU 可以对各个线路采集的相关信号电流进行详细准确分析，从而判断出故障线路以及接地电阻相关数值，以便于能够自动选接地线，完成相关工作。工作人员充分了解运行是否有异常情况出现，能够有效查找接地故障。

工作人员进行操作过程中，首先需要对信号进行操作，然后对照明回路进行操作，先对室外进行操作，后对室内进行操作，这是在查找过程中需要遵循的原则与顺序。工作人员可以使用分路试停的方法，有效寻找接地回路。工作人员需要切断各个专用直流回路，并保证其切断时间在3s 内，以此为基础来确认某一专用直流电路存在接地情况，之后便能够进一步寻找接地位置。若工作人员将直流系统母线上所有存在的负荷切除之后，故障仍然没有彻底消失，便需要工作人员在电源部分进一步进行检查与研究，从而了解出现故障的部分。一般情况下，直流屏、连接电缆和蓄电池组等共同组成直流电源。

2.3 受潮接地故障解决措施

变电站直流系统正常运行过程中需要定期进行防潮检查，避免出现因直流系统受潮产生接地故障，但是实际工作中受潮接地故障是变电站直流系统接地故障的主要形式，而且出现故障必须及时消除和预防。消除直流系统接地故障过程中需要断电擦拭，进行烘干处理，之后进行防潮处理，如缠防水胶布等，当系统接地故障消除之后应该进行记录，加强防范。日常维护过程中应该增加出现受潮接地故障位置的巡检次数，及时检查系统回路中的绝缘性能，观察电缆绝缘层是否破坏受损等。为了防止蓄电池受潮发生接地故障，工作人员在日常运维过程中需要加强对蓄电池室的通风处理，并采取必要的防潮措施。对于经常因受潮产生直流系统接地故障的元器件需要准备备品备件，一旦出现接地故障需要根据其损坏、老化程度及时进行更换，保证变电站的安全可靠运行。

2.4 直流系统线路老化故障解决措施

变电站运维过程中出现直流系统接地故障的另外一个常见的原因就是线路的老化，线路表层的绝缘层会随着使用时间的延长越来越小，当超过规定的绝缘值之后与大地接触就会出现接地故障。面对该故障问题某500kV 变电站技术改造工程将220V 旧直流系统线缆全部淘汰，更换新线缆并且缩短了二次线缆的长度，以此降低保护电缆间的电容。直流系统中所使用的电器元件全部提高了采购技术要求，提高继电器的功率，避免出现直流正极接地时继电器出现误启动跳闸。