发电厂电力系统接地故障的判断及解决措施

2022-10-20唐海军

电子元器件与信息技术 2022年8期

唐海军

中国电建集团四川工程有限公司，四川成都，610051

0 引言

在飞速发展市场经济下，GDP是地区经济与社会发展的量的重要指标。然而，在实际生产运行期间，发电厂电力系统时有接地故障，从而影响当地经济的发展。基于此，发电厂的电力系统维修人员需要利用一定检测技术和方法，对影响电力系统生产的接地故障问题进行判断与分析，然后提出接地故障预防与维修的方法，能够对发电厂电力系统的正常运行提供必要的技术支持。

1 电力系统中二次保护系统中直流电加强接地故障检修的意义

目前，直流系统有两种电力系统接地方式，分别为一点接地和多点接地。由于直流电存在正极和负极，在正极或负极接地时很容易出现故障判断错误的情况。特别是在正极接地时，电力系统可能会将接地故障判断为对接地的保护，如果不能及时维修则会出现跳闸等问题。假如在整条线路的切换电源开关出现直流控制回路绝缘不良情况时，就会被判定为电路故障，很容易出现误跳闸的现象。此外，当整个二次控制直流系统的正、负极接地时，还容易发生电路短路，烧毁继电器、线圈等现象，造成断路器无法分合等严重事故[1]。

2 电力系统接地故障的危害及常见故障分析

2.1 发生接地故障的危害

2.1.1 会影响变压器设备

电压互感器铁芯在发生接地故障时，会出现饱和现象，导致励磁电流增大，如果长期如此会导致PT烧毁。当发生了单一的接地故障以后，极易出现大于正常电压倍数的谐振过电压现象，会对设备的绝缘效果产生较大的负面影响。

2.1.2 影响配网线设备

在发生了单相故障的接地故障后，除产生了大量间歇性弧光，最严重的状况会使绝缘子的绝缘断裂，从而引起了重大的短路事故。此外，还可能使变压器烧毁，避雷装置和电磁阀的绝缘被击穿等，最严重时还会引起重大电力火灾事故。

2.1.3 会危害到人身安全

在电力系统的线路出现断裂掉落在地面的情况时，会形成单相接地，一旦没有及时将线路的电停掉，会对经过此地的人员造成人身伤害，甚至会出现伤亡事故。

2.1.4 使得线路损失增加

在电力系统出现接地故障后，会发生线路对大地直接或间接的放电现象，使得电能损耗较大。而且接地时间长短会决定电能损耗的大小，也就是接地时间越久，电能消耗越大。

2.1.5 影响配网

接地故障严重的情况下会对电力系统的稳定性造成破坏，甚至会发生大面积停电事故。

2.2 常见的接地故障

2.2.1 两点接地故障

在对电力系统接地故障情况分析后发现，由于单点接地会出现接地电阻数值低的情况，一旦小于计划的直流电流数值，极易发生接地故障。而且这种接地故障虽然表面上对电厂的整体工作不会造成影响，但是，长此以往很可能出现两点接地故障。

2.2.2 多点接地故障

多点接地故障也会导致发电厂工作期间的总接地点电阻值下降，所以，当系统中标定的电流比实测值大时，就很容易出现多点接地故障。假如出现多点接地故障需要相关检修工作者对所有接地电阻认真地进行全面的检查，而且要保障故障分析准确，维修及时，这样才能有效地解决接地故障[2]。

2.2.3 多分支接地故障

电厂电力系统在正常运行期间，供电过多的点很可能会导致部分电路上发生电源接地故障，对此，检测人员可使用拉路法加以解决，从而使这些电路支线上接地故障的影响降到最小。这样发电厂维护人员就能够按照有关规定方式对原来的直流控制系统进行重新排列，可以大大提高故障点诊断与分析的准确性。

2.2.4 非线性故障

电力系统的二次电路在正常的工作过程中，是受到了一些特定导体材料的影响而出现了接地现象，也可能让系统内部电流出现很大的变动。但是，如果在这个处理过程中不出现一些相关的技术问题，这将会在较大程度上顺利处理事故。

3 电厂电力系统接地故障的判断方法

3.1 母线电桥法

母线电桥法也是电力系统中在接地事故检查中最常见的技术之一，其基本原理主要是通过把一些电流加入母线当中，由此可以保障电桥的电流平衡情况。一般电桥都是会平衡的状态，但是如果发生了接地情况，这种平衡状态就会被打破，会导致继电器中出现一定的电流值。为此，想要恢复电桥的平衡，就要先确定一个电极方向，通过母线电桥法进行判断，可以节省时间和资金，而且使用比较便利，这也使得母线电桥法成为一种通用的接地故障检验手段。

3.2 拉路法

当直流电处于接地回路的情况时，为了能够使用最少的时间实现电源断开，可以利用拉路法对接地回路进行检测。但是，电厂的整个电力系统在开展相关工作时，直流电出现在接地回路中极易发生停电的问题，这时维修人员可以使用拉路法来排查接地故障。事实上，拉路法的目的是在接地母线和地面之间建立一个超低频信号，从而将电流引至接地地点。在这种情况下，电流损失时容易增加接地电阻并引起事故[3]。

3.3 信号注入法

采用钳形电流设备能更好地检测低频信号，消除接地部位的缺陷。在电力系统运作期间，停电的情况发生比较困难，因此，这种信号检测方式不建议使用。但是，在发生直流接地的情况下，可以避免在接地母线和地面之间设置极低频信号，并且必须使电流的走向与接地的电压走向一致。这样，一旦电流丢失或接地电流突然增大时，就有必要确定电流的移动方向。

4 电厂电力系统接地故障的有效解决措施

4.1 安全管理措施应适当构建

发电厂想要保证电力生产安全，就应该从根本上对接地故障进行控制，因此，发电厂需要结合实际情况制定一套针对性的安全管理措施，具体做法有以下几种。①加强对相关工作人员的管理。发电厂需要对电力系统设备维护人员开展具有针对性的岗前培训，可以从安全管理和专业技能等方面实施培训，这样能够提高电力设备维修人员的管理水平和业务能力。②明确责任。发电厂自动科学的责任制，并将维护人员的责任加以明确，有效的规范工作人员的行为，提高电力系统的维护效果。③发电厂规定对电力系统相关设备需要定期地检查与维护，发现问题应及时维修，还要将出现问题的设备进行登记，便于掌握电力设备的运行情况。与此同时，还要将电力设备故障问题向上级报告，并制定相应的应对措施，达到及时地排查接地故障的目的。

4.2 优化主变保护配置的方案

预装安装是变电器的间隙保护和差动保护的主要方式，均是在变压器上直接安装保护装置，之后再由设备厂家完成相关调试和接线。另外，在安装非电量保护装置时会选择本体一侧，这种方式可以节省很多电缆，减少电缆接地事故概率。通常分布式保护措施主要用于变压器的备用保护上，当设计子单元备用保护后，可以按照电流标准进行采集，实现现场测量，就地控制[4]。高、中、低后备保护分别安装在高、中、低断路器侧。如图1所示为配置计划图。

图1 主变就地保护配置图

由于对主变压器保护的就地设定，使得其高中低后备和差动保护系统的功能与接线方式都和传统保护系列相同，同时也能够在从高后备复压方向过流保护中的复压电流逻辑判别出逻辑的节点信号，同时使用GOOSE。主变三侧CT同时接入模拟量信号合并单元MU，再通过SV报文传送至过程层交换机。

4.3 日常检查加以严格要求

发电厂电力系统接地故障防范过程对日常检查工作起到关键作用，所以，发电厂应该加强对日常检查规定的完善，并要求检查工作人员定期检查直流电输出情况，保证电流值在标准规定范围之内，还要对电力系统运行状态进行检测，保证运行过程中没有任何噪声，并由此来确保设备是否正常工作。同时针对不同模块所输出的额定电流必须保证其流向正常，并且同样严格地按标准对正负二极输出端进行了绝缘处理，避免接地故障隐患。同时电气检测人员还需要经常对信息技术设备功能随时检测，才能及时发现问题并有效解决。另外，还要对充电模块的供电监控系统运行情况开展定期检查，并将检查数据和结果有效的记录，以此作为充电电流和电压状况较差的数据依据，从而有效提升发电厂电力系统日常检查的规范性和有效性，有效防止电力系统接地故障的发生[5]。

4.4 对监控系统具有维护作用

电力设备的电子监控系统主要对电力系统接地设备工作情况进行监控，使得电力系统接地故障公问题及时发现，并且有效地处理问题。目前，电子监控系统中包含很多比较精密的零部件，而且监控结构非常复杂，只有有效的维护监控系统，比如说对监控是内部精密零件进行定期的检查，对发生故障的零件进行修理，可以充分地实现发电厂电力系统运转中的多种功用。此外，假如电子监测系统存在软件故障时，还能够采用初始化的方法对电子监测系统内的所有数据进行公清零还原到初始值，从而对于发电厂电力系统中的电子监测信息系统也能够重新利用[6]。

4.5 科学使用重合闸技术

科学技术的不断发展使得电力系统接地故障技术不断变革与发展，想要确保电力系统正常的运行，需要条件就是科学合理地使用各类接地故障维修技术。重合闸技术主要在高压电线路运作上应用，经过对电力系统接地真实情况的分析后，将高重合闸技术与选线技术相互配合应用，就能够在正常工作的供电系统中利用较短的时间处理好接地电弧反应，从而避免了电力系统的接地故障。另外，重合闸技术在瞬间性的电力系统接地故障中也存在较好的应用意义，一般会采用断电的方式提升供电的稳定性，以此符合发电厂电力系统的安全运行的需求。

4.6 接地故障的处理措施

电力系统出现故障问题通常都是接地故障，为了能够安全有效地解决此问题，则需要确保电力系统在干燥的环境中，不能出现雨水淋湿的问题。另外，可以在电力系统中适当添加复位开关，可以在接地故障检测时实现自动断电，从而降低接地故障对整个电力系统的危害，减少经济的损失。一旦发现电力系统直供用户方面出现故障，检修工作者应及时对故障点断电，以便于更好地检测出问题源头，避免产生不必要的损失[7]。

4.7 母线保护配置优化方案

电力系统的母线保护可实现母线连接、过流保护、差动母线保护、复合电压锁定、应急开关输出等功能。保护装置通常安装在网控楼中，使用电缆直接从每个PT和CT节点接收信息，并通过使用无源触点直接连接到启动电路，然后通过GOOSE断路器位置、启动故障信息保护和主断路器位置来启动控制输出[8]。

4.8 相关的注意事项

首先，必须检查接地故障是否由电气设备和线路的水分、水浸、金属腐蚀等环境因素引起。需要特别关注的就是，在利用拉路法诊断电力系统接地故障时，需要非常快速的寻求相关部门的同意，而且要在瞬间完成，中间间隔时间不要超出三秒，而且需要依据光字牌、综合信息、观察表等各种情况对接地现象进行观察和相应的判断。此外，接地故障排查工作不可以在负荷高峰期时段进行，避免由人为因素导致的多点接地或者短路。