直流系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)故障分析及查找方法討論

王金崗

摘要：直流接地對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行具有較大的威脅，也是相關(guān)人員的工作難點(diǎn)之一。本文敘述了直流接地產(chǎn)生的原因以及危險(xiǎn)之處，對(duì)直流接地故障查找的原理進(jìn)行了分析，特別對(duì)查找步驟和查找方案詳細(xì)說(shuō)明，為提高查找直流接地故障的水平提供參考。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)；環(huán)網(wǎng)故障；查找方法

1直流接地的常見(jiàn)原因

在變電站中，直流系統(tǒng)是一個(gè)具有很多分支的供電系統(tǒng)，其接線方式主要包括輻射型以及分段環(huán)網(wǎng)型，較為復(fù)雜。在變電站，直流接地主要原因有以下幾點(diǎn)：1）天氣因素。直流接地很大一部分產(chǎn)生的原因是在出現(xiàn)下雨或起霧的時(shí)候，由于端子箱較為潮濕，加熱器工作不良，容易造成直流接地。2）人為因素。作業(yè)人員由于工作不負(fù)責(zé)或失誤，將二次回路與設(shè)備外殼或其他接地部位相接觸造成直流接地；或者維護(hù)不到位，有些設(shè)備沒(méi)有按規(guī)定增加防雨罩導(dǎo)致銹蝕；或者作業(yè)時(shí)對(duì)電纜的絕緣層造成了損傷，或者誤接線等等。3）環(huán)境因素。由于很多設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境較為惡劣導(dǎo)致絕緣下降，若工作環(huán)境存在振動(dòng)的情況也有可能造成直流回路出現(xiàn)異常。

2直流接地的危害

若發(fā)生直流一點(diǎn)接地故障，一般不會(huì)嚴(yán)重影響直流系統(tǒng)的運(yùn)行，但若由一點(diǎn)接地發(fā)展為多點(diǎn)接地則有可能導(dǎo)致保護(hù)裝置、信號(hào)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的誤動(dòng)作。由于正常運(yùn)行時(shí)跳閘線圈兩側(cè)為負(fù)電，當(dāng)出現(xiàn)正接地的情況時(shí)，可能導(dǎo)致跳閘繼電器誤動(dòng)作而跳閘；若發(fā)生兩點(diǎn)負(fù)接地，將跳閘線圈或合閘線圈短路，若出現(xiàn)線路故障則可能出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)。

3查找直流接地的工作原理

1）平衡電橋法。平衡電橋法原理簡(jiǎn)單，應(yīng)用較為廣泛。它能夠監(jiān)測(cè)到直流系統(tǒng)正負(fù)電源對(duì)地絕緣的情況。當(dāng)沒(méi)有接地點(diǎn)時(shí)電流較為微弱，不足以使繼電器動(dòng)作，當(dāng)出現(xiàn)一點(diǎn)接地故障后電橋的平衡遭到破壞，經(jīng)過(guò)繼電器動(dòng)作線圈的電流變強(qiáng)，繼電器動(dòng)作，絕緣檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)出接地信號(hào)。

2）低頻信號(hào)注入法。其工作原理是當(dāng)檢測(cè)出存在接地點(diǎn)時(shí)，向直流系統(tǒng)的正負(fù)兩極注入一個(gè)低頻交流信號(hào)，再利用電流互感器逐個(gè)檢測(cè)直流系統(tǒng)各個(gè)支路的電流，進(jìn)而得到直流系統(tǒng)的對(duì)地電阻以及等值電容的泄露電流向量和，求出電流的電阻分量，得到絕緣電阻大小，當(dāng)對(duì)地電阻比較小時(shí)即可找出直流接地的故障范圍。

3）變頻信號(hào)注入法。在較低的頻率范圍內(nèi)，向直流系統(tǒng)正負(fù)極注入頻率變化的兩路信號(hào)，并且電壓大小不變，通過(guò)鉗形電流表觀察直流系統(tǒng)各支路電流大小的變化來(lái)查找接地點(diǎn)，利用注入頻率變化、電壓大小不變的電壓信號(hào)，能夠得到阻性電流值，再利用歐姆定律可得到對(duì)地電阻的大小。

4）直流檢測(cè)法。該方法是通過(guò)測(cè)量直流系統(tǒng)的一條支路在正極流出的電流值I1以及在負(fù)極流入的電流值I2，若無(wú)接地點(diǎn)，則兩值幅值相等，方向相反。穿過(guò)電流互感器的電流和值為零。若出現(xiàn)直流接地導(dǎo)致電流泄露，則穿過(guò)傳感器的直流等于I1與I2的差值。

4直流接地查找方法

1）直流接地查找步驟。直流接地故障點(diǎn)的查找難度較大，若想以最快的速度發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)，維護(hù)人員就需要對(duì)電站的二次接線較為了解，對(duì)回路中繼電器的狀態(tài)非常熟悉。一般來(lái)說(shuō)，直流系統(tǒng)可分為保護(hù)裝置電源部分、其他設(shè)備電源部分、控制電源部分、信號(hào)部分以及照明部分等。其遵循的步驟可采取先室外后室內(nèi)，先非重要電源再重要電源。通常通過(guò)直流接地查找鉗表或斷開(kāi)空開(kāi)或電纜接線的方法，從上往下地縮小范圍直至確定到接地點(diǎn)的具體地點(diǎn)。考慮到變電站正在運(yùn)行，以保護(hù)裝置為例，斷開(kāi)保護(hù)裝置電源的時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)。斷開(kāi)電源后要迅速判斷直流接地點(diǎn)是否還存在。由于可能存在寄生回路或多點(diǎn)接地等干擾，采用上述方法也可能無(wú)法找到接地點(diǎn)的位置，需要進(jìn)一步完善查找方案。

2）直流接地查找方案。查找直流接地的主要方法為仔細(xì)檢查、試?yán)娫础⒔^緣檢查。

仔細(xì)檢查的內(nèi)容有幾個(gè)方面，首先要檢查是否因?yàn)橄掠甓鴮?dǎo)致接地故障，特別是室外的端子箱等處要重點(diǎn)查看。另外要查看端子箱內(nèi)的封堵情況，防止小動(dòng)物進(jìn)入端子箱或電纜溝內(nèi)，一方面小動(dòng)物可能直接接觸到直流二次電纜，也有可能是小動(dòng)物將二次電纜的絕緣層破壞掉。第三是要看在能夠轉(zhuǎn)動(dòng)或卡夾的地方，二次回路會(huì)不會(huì)在這里接地。最后要檢查二次電纜是否牢固地接在端子排上，如果出現(xiàn)松動(dòng)則有可能導(dǎo)致電纜滑出來(lái)導(dǎo)致接地故障。

試?yán)娫词亲钪匾牟檎曳椒ㄖ弧Ｓ捎谥绷飨到y(tǒng)接線復(fù)雜，分布較廣。通過(guò)斷開(kāi)絕緣監(jiān)測(cè)裝置選出的接地線路空開(kāi)，觀察直流接地的信號(hào)是否還存在。若直流接地信號(hào)存在，則說(shuō)明接地點(diǎn)不在此回路；若直流接地故障消失，則說(shuō)明接地故障點(diǎn)就在下級(jí)回路中。值得注意的是，這項(xiàng)工作至少需要兩人進(jìn)行配合。由于電站處于運(yùn)行中，因此向調(diào)度申請(qǐng)后，斷開(kāi)直流電源的時(shí)間應(yīng)當(dāng)很短。

絕緣檢查一般是已經(jīng)確定了短路點(diǎn)在某條回路上，通過(guò)一段段解開(kāi)電纜兩端，用搖表測(cè)量其接地電阻。若測(cè)出來(lái)的值遠(yuǎn)小于規(guī)范要求的絕緣電阻，則說(shuō)明接地點(diǎn)就在這里，需要通過(guò)更換電纜來(lái)排除接地故障。

5故障的查找方法

1）極性的分析。由于直流系統(tǒng)接地故障的發(fā)生都是由上述幾種接地原因造成的，因此在分析故障發(fā)生的原因時(shí)著先要對(duì)接地的極性進(jìn)行判定，當(dāng)對(duì)極性做出正確的判斷之后，就需要對(duì)接地原因進(jìn)行分析，看看是環(huán)境原因、人工原因還是設(shè)備老化因素造成的加果變電站內(nèi)有工作人員在做相關(guān)的設(shè)備檢修就需要斷開(kāi)其工作電源查看接地情況是否解決。

2）斷路法。常見(jiàn)的故障方法是將線路分段然后對(duì)分段線路做斷路處理浮主意斷路的時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，一般情況是一左右在這個(gè)過(guò)程中需要仔細(xì)觀察接地的信號(hào)是否消失當(dāng)接地信號(hào)消失時(shí)就可以確定出線接地故障的回路了。

3）金屬非金屬故障查找。當(dāng)線路出現(xiàn)金屬接地的情況時(shí)，工作人員可以采用絕緣體檢測(cè)裝置對(duì)線路進(jìn)行檢測(cè)臉測(cè)過(guò)程中配合著萬(wàn)能表的使用能夠很輕松地找到故障發(fā)生的地點(diǎn)。非金屬故障接地屬于接地故障中比較難以處理的情況，因?yàn)檫@種故障的查找只能依靠工作人員的密切觀察才有可能完成。一般故障反應(yīng)出來(lái)的信號(hào)會(huì)非常微弱，作人員在觀察過(guò)程中很難發(fā)現(xiàn)其變動(dòng)情況，相較于其他類接地故障，非金屬接地故障會(huì)對(duì)工作人員的專業(yè)能力提出很高的要求。

4）非接地類故障情況查找。由于設(shè)備的運(yùn)行年限過(guò)長(zhǎng)經(jīng)常會(huì)造成設(shè)備電源的老化從而導(dǎo)致設(shè)備的運(yùn)行故障。對(duì)于這類故障的查找河以采用分網(wǎng)法逐步縮小故障的檢查范圍，最終確定故障的發(fā)生地點(diǎn)。需要注意的是在分網(wǎng)過(guò)程中不能失去用來(lái)保護(hù)的電源盡量保證電源的持續(xù)供電，通常情況下可以采用蓄電池進(jìn)行加持。

6查找過(guò)程中的安全保護(hù)

在對(duì)故障進(jìn)行排查時(shí)，要盡量避免一個(gè)人處理，一人個(gè)監(jiān)測(cè)肪止出現(xiàn)觸電事故在進(jìn)行斷路檢查之前要爭(zhēng)取相關(guān)部門的同意盡量減少斷路的時(shí)間檢查接地信號(hào)的反應(yīng)時(shí)要將檢查的相關(guān)設(shè)備整合起來(lái)對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理然后做相關(guān)的分析避免主觀臆斷情況的發(fā)生在對(duì)線路故障進(jìn)行安裝處理之時(shí)要將事故的原因、處理的詳細(xì)過(guò)程記錄下來(lái)，以備日后故障的處理這樣不僅能夠減少處理時(shí)間，提高處理效率，而且有助于保證處理的安全性在故障查找和處理過(guò)程中避免人為因素對(duì)設(shè)備的影響肪止震蕩、誤動(dòng)情況的發(fā)生。

結(jié)語(yǔ)

變電站直流系統(tǒng)是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障做好變電站日常的維護(hù)和故障處理工作能夠有效地避免安全事故的發(fā)生。這就要求工作人員對(duì)接地故障的成因、查找方法以及解決措施熟練掌握。在排查故障的過(guò)程中要做好工作記錄，才能夠積累豐富的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)以后的故障排查才有很好的借鑒意義。

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