淺析變電站直流系統(tǒng)接地故障的原因

宋睿瑤

摘 要：變電站直流系統(tǒng)接地故障會導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置與控制回路的誤動或拒動，其供電的可靠性對變電站的安全可靠運(yùn)行有直接影響。了解導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地的因素，掌握解決直流接地的方法，是確保變電站設(shè)備安全運(yùn)行的關(guān)鍵組成部分。

關(guān)鍵詞：變電站;直流接地;接地原因

直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障會導(dǎo)致非常大的故障隱患，當(dāng)出現(xiàn)接地時，要及時使用儀器與準(zhǔn)確可行的辦法查找把故障并排除，對地區(qū)電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有特別關(guān)鍵的保證作用。

1 變電站直流系統(tǒng)接地故障及原因分析

由于直流系統(tǒng)電源有正、負(fù)極之分，因此變電站各項(xiàng)電力設(shè)備都要進(jìn)行接地處理，并對阻抗數(shù)值進(jìn)行控制，以此來保證變電站直流系統(tǒng)的運(yùn)行安全。變電站直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生時，電源正、負(fù)極對地絕緣阻抗數(shù)值會下降至標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值以下。在實(shí)際變電站運(yùn)行過程中，直流系統(tǒng)分布較廣，而且線路設(shè)置也十分復(fù)雜，對應(yīng)的負(fù)荷涉及范圍較廣，四周復(fù)雜的自然社會環(huán)境條件會對直流線路和電氣設(shè)備帶來不利的影響，致使線路絕緣受損和端品破裂等問題發(fā)生，從而對設(shè)備的絕緣度造成影響，引發(fā)接地故障發(fā)生。

變電站直流系統(tǒng)接地原因主要有以下幾方面：

（1）直流電氣設(shè)備及二次回路在陰雨、潮濕的氣候環(huán)境中運(yùn)行，或雨、雪天氣后，各端子箱、機(jī)構(gòu)箱等因箱體密封不嚴(yán)而進(jìn)入水分，使得二次直流回路受潮而造成接地。

（2）二次回路及設(shè)備材質(zhì)老化嚴(yán)重、年久失修，絕緣性能降低。

（3）安裝施工工藝不良，人為的機(jī)械力造成電線或電纜受損，為穩(wěn)定運(yùn)行留下隱患。在潮濕天氣時，直流系統(tǒng)可能發(fā)生絕緣降低或接地現(xiàn)象。

（4）小金屬零件掉落在直流回路上或小動物爬入帶電回路，造成直流接地故障。

2 變電站直流系統(tǒng)接地故障主要形式

2.1 錯接線導(dǎo)致的接地故障

變電站直流系統(tǒng)二次接線中，電氣設(shè)備的電纜芯兩頭都沒有嚴(yán)格按照規(guī)定的同端子接線運(yùn)行，沒有經(jīng)過處理使其處于裸露狀態(tài)，或是與其他線路錯接在一起，這必然會出現(xiàn)接地故障。另外，當(dāng)接線出現(xiàn)連接松動、脫離等情況時，也會導(dǎo)致接地故障發(fā)生。

2.2 電氣設(shè)備受損導(dǎo)致的接地故障

在實(shí)際設(shè)計(jì)電力線路時，通常會在電力系統(tǒng)正負(fù)極和大地之間安裝公抗干擾電容設(shè)備，其不僅能夠提高線路抗干擾水平，而且還能夠保證線路安全的運(yùn)行。但在外界影響下，電容器出現(xiàn)擊穿或內(nèi)部元件損壞情況時，則會引發(fā)直流接地故障發(fā)生。

2.3 接線絕緣下降導(dǎo)致的接地故障

由于二次接線所處運(yùn)行環(huán)境十分復(fù)雜，不僅要受到外界因素因素，而且其他內(nèi)部因素也會對其造成不同程度的破壞，因此導(dǎo)致接地故障發(fā)生。另外，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，部分轉(zhuǎn)動性零部件反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，極易對二次線的絕緣層帶來損害，因此導(dǎo)致直流接地現(xiàn)象發(fā)生。

2.4 絕緣層破壞導(dǎo)致接地故障

直流系統(tǒng)長時間運(yùn)行過程中，在內(nèi)外破壞力作用下二次設(shè)備的絕緣層極易受到破壞，導(dǎo)致絕緣度下降，因此導(dǎo)致接地故障發(fā)生。另外，電力系統(tǒng)施工工藝沒有達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，從而出現(xiàn)直流線路裸露并導(dǎo)致接地故障發(fā)生。

3 直流系統(tǒng)接地查找方法

3.1 利用絕緣監(jiān)測裝置判斷

在安裝設(shè)備時通常會直接將絕緣監(jiān)測裝置安裝在直流母線上。當(dāng)其處于正常運(yùn)行狀態(tài)時，絕緣監(jiān)測裝置會以數(shù)字形式顯示出母線電壓，對直流系統(tǒng)正負(fù)極母線絕緣情況、母線的運(yùn)行情況實(shí)時監(jiān)測，并對接地故障進(jìn)行報告。當(dāng)前微機(jī)選線型直流絕緣監(jiān)測裝置在變電站中應(yīng)用較為廣泛，其不僅能夠?qū)崟r監(jiān)測直流系統(tǒng)，而且能夠?qū)χ绷飨到y(tǒng)正負(fù)極和支路的對地絕緣狀況等信息進(jìn)行直接測量。應(yīng)用絕緣監(jiān)測裝置時，在不切斷直流回路負(fù)荷的情況下即能夠?qū)ふ夜收宵c(diǎn)。但當(dāng)平衡橋電阻和切換電阻參數(shù)等設(shè)計(jì)中存在不合理情況時，直流系統(tǒng)正負(fù)極對地電壓波動會較大，部分時候一點(diǎn)接地還會有誤動作發(fā)生。

3.2 利用萬用表測母線電壓變化判斷

直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生時，需要將直流網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有工作切斷，并對接地點(diǎn)進(jìn)行查找，避免引起兩點(diǎn)接地的可能。這主要是因?yàn)橹绷飨到y(tǒng)發(fā)生單相接地時該項(xiàng)電壓會降低，沒有接地故障端會升高，因此當(dāng)發(fā)生接地故障時，可以利用萬用表來對母線電壓進(jìn)行測量，以此來對接地點(diǎn)進(jìn)行判斷。

3.3 瞬時拉路法判斷

在變電站直流接地故障查找時經(jīng)常會利用到瞬時拉路法。這種方法是通過斷開該回路的直流電源，停電時間通常不會超過三秒。針對負(fù)荷的重要程度，對直流屏所供應(yīng)各回路直流負(fù)荷拉開。當(dāng)切除其中某一回路時故障消失，則表明故障就位于該回路內(nèi)。再利用拉路法來進(jìn)一步對故障位于哪一支路進(jìn)行判斷。在運(yùn)用瞬時拉路法來對故障進(jìn)行判斷時，由于需要斷開各條支路，這必然會導(dǎo)致直流供電可靠性降低。一旦有重要負(fù)荷無法停電時，則需要考慮備用臨時直流電源作為備用電源。當(dāng)前二次系統(tǒng)十分復(fù)雜，而且變電站在施工或是擴(kuò)建過程中還存在一些遺留問題，信號控制和保護(hù)回路區(qū)分不嚴(yán)格，甚至形成一些非正常閉環(huán)回路、寄生回路、同極二點(diǎn)接地及絕緣不良等情況，這就導(dǎo)致瞬時拉路法在對接地故障查找時難度增加。

3.4 便攜式直流接地故障定位裝置定位法

便攜式直流接地故障定位裝置可帶電查找直流接地故障，可以定位到具體的位置提高了查找的工作效率，而且查找時安全性也有所保障。但在具體檢測過程中這種方法存在檢測精度不高的問題，也會有誤報情況發(fā)生。

3.5 根據(jù)運(yùn)行方式、操作情況、氣候影響等現(xiàn)場情況來判斷

在實(shí)際變電運(yùn)行過程中，當(dāng)發(fā)生直流接地時，需要斷開具體的電源，并對故障信號是否消除進(jìn)行檢查，重點(diǎn)針對容易發(fā)生接地故障部位及絕緣較差的位置進(jìn)行查找，在實(shí)際故障查找過程中，需要有效的結(jié)合接路法和分路法，在對全部直流負(fù)荷全面檢查完成后還沒有查找具體故障點(diǎn)時，則要具體檢查蓄電池、浮充裝置、電壓絕緣綜合監(jiān)測裝置、直流母線等，通過瞬時拉開刀閘、扽下直流保險、斷開直流總空開關(guān)等，這些操作完成后故障仍然存在時，即表明直流母線自身存在接地情況，立即對故障母線進(jìn)行停電處理。

4 預(yù)防系統(tǒng)接地故障的有效方法

由于變電站直流系統(tǒng)會被許多因素影響而出現(xiàn)接地故障，為了處理這種現(xiàn)象，并且加強(qiáng)系統(tǒng)日常工作的維護(hù)效果，可以從以下幾個方面處理：首先，要大力提升二次設(shè)備的施工質(zhì)量，降低接地發(fā)生故障的可能性。密封或防潮除濕設(shè)備能通過對室外端子箱、機(jī)構(gòu)箱實(shí)施加裝，部分未能達(dá)到絕緣電阻標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的電纜、二次設(shè)備實(shí)施要立即進(jìn)行替換，只有這樣才能避免接地故障的發(fā)生;除此之外，還要加強(qiáng)對斷路器、手車、隔離開關(guān)等一次設(shè)備的工作維護(hù)管理，部分由機(jī)械傳動構(gòu)成的設(shè)備，一定要按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行操作，防止由于操作不當(dāng)而出現(xiàn)接地故障;再次，變電站維護(hù)人員要嚴(yán)格依照有關(guān)規(guī)定對變電站的安全運(yùn)行實(shí)施巡檢，特別是要加大對重點(diǎn)位置的巡查力度，并主動使用重要的防雨、防潮等方法，及時處理安全隱患。最后，增強(qiáng)對站內(nèi)直流系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)。在日常工作中要定期實(shí)施檢驗(yàn)直流系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，尤其是避免雨雪天氣的接線盒、端子箱的防潮進(jìn)水，便于及時發(fā)現(xiàn)異常狀況，并要結(jié)合定檢，由檢修人員對相關(guān)間隔的直流回路實(shí)施預(yù)防性檢驗(yàn)，及時更換運(yùn)行時間長、元件嚴(yán)重老化的設(shè)備。依據(jù)每一個變電站直流體系的狀況，擬定相關(guān)的直流接地故障處理預(yù)案，預(yù)案必須要簡潔、合理與有針對性。

5 結(jié)語

在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，變電站直流系統(tǒng)具有非常重要的作用，但直流系統(tǒng)運(yùn)行過程中容易發(fā)生接地故障，而且導(dǎo)致故障發(fā)生的原因也較為復(fù)雜，因此，需要針對一些常見故障進(jìn)行深入分析，以此來快速實(shí)現(xiàn)對故障的查找，并做好故障處理工作，確保變電站直流系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

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