解決變電站室外直流接地的措施

林望青

(汕頭供電局，廣東 汕頭 515041)

0 引言

在發(fā)電廠和變電站中，各種控制和保護(hù)系統(tǒng)極為復(fù)雜，對(duì)其運(yùn)行可靠性要求非常高，即便控制及保護(hù)系統(tǒng)很完善，若沒(méi)有一個(gè)可靠、穩(wěn)定的工作電源也是很容易出現(xiàn)問(wèn)題的，所以，在發(fā)電廠和變電站中一般都采用直流電源系統(tǒng)。

一旦直流系統(tǒng)接地，直接影響全站控制和保護(hù)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，若不及時(shí)排除直流接地故障，極有可能導(dǎo)致開(kāi)關(guān)誤跳閘、直流電源的正負(fù)極短路而使整個(gè)變電站的控制部分癱瘓，進(jìn)而擴(kuò)大事故范圍，危及電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行［1－2］。直流接地的地點(diǎn)大部分都在室外，常見(jiàn)的直流接地問(wèn)題有以下3類:第1類發(fā)生在閘刀副接點(diǎn)上;第2類發(fā)生在主變壓器的本體接點(diǎn)上(輕重瓦斯接點(diǎn)、溫度接點(diǎn)、油位計(jì)接點(diǎn));第3類是施工過(guò)程中接線不正確、校驗(yàn)不規(guī)范使2段直流母線(I，II)搭接在一起，產(chǎn)生寄生回路導(dǎo)致直流接地。通過(guò)幾種常見(jiàn)直流接地情況的分析，正確處理好相關(guān)關(guān)鍵點(diǎn)，消除隱患，避免發(fā)生直流接地而影響全站的安全運(yùn)行。

1 案例分析

1.1 案例1

如果下雨時(shí)間較長(zhǎng)，變電站室外的220 kV，110 kV刀閘輔助接點(diǎn)就有可能發(fā)生接地。其實(shí)，刀閘輔助接點(diǎn)接地不外3點(diǎn):雨水順著操作連桿落進(jìn)副接點(diǎn);桶狀的不銹鋼罩殼碰到副接點(diǎn);連接副接點(diǎn)的電纜因時(shí)間長(zhǎng)久而老化。

解決方案1:檢修人員在檢修時(shí)必須做到焊接無(wú)縫隙，保證雨水無(wú)法滲進(jìn)副接點(diǎn)內(nèi)。如果雨水滲進(jìn)副接點(diǎn)，必然產(chǎn)生直流接地，既有可能正極接地，也有可能負(fù)極接地。

解決方案2:最好采用塑料刀閘輔助接點(diǎn)罩殼，或者在不銹鋼罩殼內(nèi)部加裝1層絕緣層。因?yàn)樗芰险謿た赡芙?jīng)不住風(fēng)吹雨打，故而需要好的材料作基礎(chǔ)。

采用不銹鋼罩殼，值班員在操作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)極易使罩殼碰到副接點(diǎn)而產(chǎn)生直流接地。在不銹鋼罩殼內(nèi)部加裝1層絕緣層，就能夠保證接點(diǎn)無(wú)論怎樣碰到罩殼也不會(huì)有接地的可能。

解決方案3:電纜因長(zhǎng)時(shí)間使用而老化，導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地甚至短接了副接點(diǎn)。出現(xiàn)的信號(hào)是“直流回路接地”或“該閘刀合上”。最好的辦法是更換電纜，真正做到一勞永逸。

這3類改進(jìn)方法的實(shí)施，使很多220 kV變電站在雨季運(yùn)行時(shí)直流接地現(xiàn)象大大減少。

1.2 案例2

主變壓器本體非電量回路滲水，包括瓦斯、主變壓器溫度計(jì)接點(diǎn)及接線柱由于漏水接通等。防止主變壓器溫度計(jì)滲水的措施其實(shí)也很簡(jiǎn)單，可惜一開(kāi)始沒(méi)有做到。主變壓器溫度計(jì)接點(diǎn)在大雨過(guò)后常常發(fā)生直流接地問(wèn)題，有時(shí)報(bào)“直流接地”信號(hào)，有時(shí)報(bào)“溫度高”信號(hào)。主變壓器溫度計(jì)接點(diǎn)回路如圖1所示。

圖1 主變壓器溫度計(jì)接點(diǎn)回路

現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，有一根測(cè)量溫度的電纜線從本體上方引至掛在主變壓器本體中部的溫度計(jì)(鐵芯溫度或油溫)，雨水順著電纜線滲進(jìn)溫度計(jì)的接點(diǎn)里，產(chǎn)生了直流接地。嚴(yán)重時(shí)短接了溫度接點(diǎn)，使溫度繼電器WJ動(dòng)作，控制室內(nèi)發(fā)“溫度高”信號(hào)。

解決方案:防止瓦斯接點(diǎn)滲水的最好辦法是加裝防雨罩。這一點(diǎn)已作為反措內(nèi)容在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，對(duì)防止主變壓器開(kāi)關(guān)跳閘事故具有良好效果。現(xiàn)時(shí)壓力釋放、瓦斯、有載調(diào)壓瓦斯的戶外設(shè)備都加裝了很難拆卸的防雨罩，故而在定期檢驗(yàn)時(shí)因無(wú)法進(jìn)行拆卸而使得部分試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。

防止溫度計(jì)接地的措施非常簡(jiǎn)單:測(cè)溫電纜采取U形接線，下雨時(shí)雨水就會(huì)從U形接線的底部流走，不會(huì)順著電纜流進(jìn)溫度計(jì)里。此舉很有效，改進(jìn)后的主變壓器均未發(fā)生接地現(xiàn)象，而未改進(jìn)的主變壓器則依然存在接地的可能。

1.3 案例3

某500 kV變電站直流系統(tǒng)在改造時(shí)出現(xiàn)了異常情況:第5串開(kāi)關(guān)保護(hù)的直流回路接入運(yùn)行系統(tǒng)后，110 V直流系統(tǒng)發(fā)“I，II段直流均接地”報(bào)警信號(hào);同期改造的#3主變壓器保護(hù)本體非電量掉牌繼電器抖動(dòng)掉牌，直流控制開(kāi)關(guān)位置繼電器發(fā)生抖動(dòng)約2min后自行停止抖動(dòng)。正在運(yùn)行的#2主變壓器本體非電量掉牌繼電器沒(méi)有動(dòng)作。異常發(fā)生后，調(diào)試人員將第4串開(kāi)關(guān)保護(hù)的直流回路和運(yùn)行的直流系統(tǒng)進(jìn)行了隔離，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行仔細(xì)排查:檢測(cè)運(yùn)行的直流電源，不包含交流分量;檢測(cè)第5串開(kāi)關(guān)控制回路，再加上試驗(yàn)用的直流電源后也無(wú)交流分量;對(duì)第5串開(kāi)關(guān)和閘刀的所有控制回路進(jìn)行絕緣檢測(cè)，對(duì)地絕緣均正常，無(wú)直流接地現(xiàn)象;使用試驗(yàn)電源帶第5串開(kāi)關(guān)控制回路，檢查回路是否存在因錯(cuò)誤接線而產(chǎn)生的寄生回路。

經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)5053斷路器C相“三相不一致保護(hù)”電源(I母線電源)與故障錄波器的開(kāi)關(guān)量直流電源(II母線電源)在回路上接錯(cuò)，直接導(dǎo)致直流Ⅰ段的正電源與Ⅱ段直流負(fù)電源通過(guò)K6繼電器線圈相連。在K6繼電器線圈相連后，控制電纜對(duì)地的等效電容以及此電感在感應(yīng)到一定的電荷時(shí)產(chǎn)生的放電諧振，導(dǎo)致繼電器抖動(dòng)和直流檢測(cè)裝置告警，經(jīng)處理后直流系統(tǒng)無(wú)異常信號(hào)。錯(cuò)誤接線如圖2所示。

圖2 錯(cuò)誤接線

解決方案:加強(qiáng)施工中的過(guò)程管理非常重要;在調(diào)試單位要求接入調(diào)試回路前，必須保證所有回路正確無(wú)誤才允許接入運(yùn)行的直流系統(tǒng)。還可采用雙位置繼電器監(jiān)視試驗(yàn)電源在調(diào)試過(guò)程中是否有接地現(xiàn)象發(fā)生，監(jiān)視試驗(yàn)電源的接地電路如圖3所示。

圖3 監(jiān)視試驗(yàn)電源的接地電路

由圖3可知，當(dāng)試驗(yàn)電源正接地時(shí)，線圈2動(dòng)作告警;當(dāng)試驗(yàn)電源負(fù)接地時(shí)，線圈1動(dòng)作告警。通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)調(diào)試直流電源是否存在接地現(xiàn)象，簡(jiǎn)單而有效地保證了后續(xù)改造工程保護(hù)和控制回路的正確性。

2 直流系統(tǒng)故障接地的分析及注意事項(xiàng)

2.1 直流系統(tǒng)故障接地的分析

直流系統(tǒng)分布范圍廣、外露部分多、電纜多且較長(zhǎng)，而汕頭地處沿海，很多變電站二次回路普遍存在容易受塵土、潮氣、鹽分腐蝕的情況，使某些絕緣薄弱元件絕緣效果降低，甚至出現(xiàn)絕緣破壞而造成直流接地。分析直流接地的原因有如下幾個(gè)方面:

(1)二次回路絕緣材料不合格、絕緣性能低，或年久失修、嚴(yán)重老化，或存在某些損傷缺陷，如磨傷、砸傷、壓傷、扭傷或過(guò)流引起的燒傷等。

(2)二次回路及設(shè)備嚴(yán)重污穢和受潮、接地盒進(jìn)水，使直流對(duì)地絕緣嚴(yán)重下降。

(3)小動(dòng)物爬入或小金屬零件掉落在元件上造成直流接地故障。

2.2 注意事項(xiàng)

在查找直流接地時(shí)，應(yīng)先解除雙回路供電的直流負(fù)載并注意以下幾個(gè)方面:

(1)瞬停直流電源時(shí)，對(duì)于重要的保護(hù)回路，應(yīng)經(jīng)調(diào)度同意，時(shí)間不應(yīng)超過(guò)3 s，動(dòng)作應(yīng)迅速，防止失去保護(hù)電源及帶有重合閘電源的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

(2)為防止誤判斷，觀察接地現(xiàn)象是否消失時(shí)，應(yīng)根據(jù)信號(hào)、光字牌和絕緣監(jiān)察表計(jì)指示情況綜合判斷。

(3)盡量避免在高峰負(fù)荷時(shí)進(jìn)行檢查。

(4)防止人為造成短路或另一點(diǎn)接地而導(dǎo)致誤跳閘。

(5)按符合實(shí)際的圖紙進(jìn)行，防止拆錯(cuò)端子線頭，防止恢復(fù)接線時(shí)遺留或接錯(cuò);所拆線頭應(yīng)做好記錄和標(biāo)記。

(6)使用儀表檢查時(shí)，表計(jì)內(nèi)阻應(yīng)不低于2000Ω/V。

(7)查找故障，必須2人及以上進(jìn)行，防止人身觸電，做好安全監(jiān)護(hù)。

(8)防止保護(hù)誤動(dòng)作，必要時(shí)在瞬斷操作電源前解除可能誤動(dòng)的保護(hù)，待操作電源正常后再投入保護(hù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到一個(gè)電廠或變電站的穩(wěn)定運(yùn)行，影響直流系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的可能因素是直流系統(tǒng)接地甚至短路。本文從幾個(gè)方面提出了解決直流系統(tǒng)接地的措施，實(shí)踐證明，這些措施是有效且非常必要的。

［1］尹星光，何銘寧，徐玉鳳，等.直流接地巡檢裝置誤、漏選線問(wèn)題分析［J］.繼電器，2008，36(10);83 －85.

［2］張立新，王燕.通信基站的防雷與接地的重要性的淺議［J］.中國(guó)科技縱橫，2011(1):84.