直流系统是变电站的重要组成部分,其稳定性影响着整个变电站的安全运行,一旦直流系统出现故障和异常,将会引起一系列的连锁反应,带来巨大的安全隐患,继电保护人员在查找直流接地故障时, 除要十分熟悉相关查找规程和继电保护及安全自动装置的特性外,还要对直流二次回路的构成相当熟悉,凭借自己的实践经验,尽快地判断出故障位置,全面有效地对变电站直流接地故障地原因进行分析和处理,并有效地采取控制措施,是保证变电站安全运行的有效途径。

  目前,大、中型变电站尤其是最新型的智能化变电站,其控制回路、继电保护装置、合并单元及智能终端出口回路皆采用直流电源供电。由于变电站中被保护的和被操作的主设备众多,且大多数主设备的辅助设备(如继电保护装置、控制回路、测控装置等)都需要直流系统提供电源,为确保变电站的安全运行,有完善可靠的直流系统是非常必要的。直流系统一旦有异常,应及时处理。其中对设备安全可靠运行影响最大的就是直流系统出现对地绝缘异常,即直流接地。
  1 发生直流接地的常见原因
  (1)自然天气原因 由于常见的雨雪、大雾等自然天气因素的影响,很有可能使室外的直流系统、与直流相关的元器件以及连接二次回路的电缆由于处在潮湿的环境中, 室外端子箱或机构箱内刀闸辅助接点处潮湿、积水会导致直流二次回路中的正电源或负电源对地绝缘电阻下降,引起绝缘能力的降低,造成直流接地。
  (2)时间原因 对于运行多年的变电站,各种端子箱、机构箱等生锈损坏,密封性也下降,二次直流电缆的绝缘能力下降,设备质量差、机械的震动以及直流系统绝缘老化等都可以引起接地或成为接地的隐患。
  (3)人为原因 检修维护工作人员在带电二次回路上工作的时候不小心将带有直流电源的电缆或者小线碰到其他设备的金属接地外壳上,造成接地;检修人员在工作中造成的动态接地等同样也会留下接地的隐患。
  (4)设计原因 由于设计或者临时采取措施,将直流系统和交流系统共用一根电缆或者直流电缆和交流电缆同层敷设,当电缆中直流芯线和交流芯线之间绝缘损坏时,交流系统便能串入了直流系统,引起直流接地,由于这种情况引起的直流接地很难检查及处理。
  2 直流接地的危害
  直流系统接地故障主要表现为金属性接地和非金属性接地,在非人为因素造成的接地故障情况下,其故障原因大都是受气候和设备运行环境的变化影响,也有一些是难以查找的动态型接地故障(当发生某种动作行为之后,才会发生直流接地,当这一动作行为消失后,直流接地也随之消失)。若发生一点接地,由于没有形成接地回路,仍能继续正常运行,但容易使动作电压较低的继电器动作,还容易使断路器偷跳。若发生两点接地故障,可能造成直流系统短路,使直流系统空开跳开或直流熔丝熔断,使直流电源中断供电。造成继电保护、信号、自动装置的不正确动作,使断路器误跳或者拒跳,后果将不堪设想。
  3 直流接地的查找
  直流接地发生一点接地之后,绝缘监测装置发出报警信号,运行及维护人员应尽快检测出接地点的具体位置,并予以消除。
  (1)“直流接地”信号发出后,可通过直流屏在线监控器和直流绝缘监测装置找出接地支路号(支路号的排列大都是按直流馈线屏馈线开关从上至下或从左到右的顺序)及接地状态,绝缘监测装置还可以显示接地电阻(接地电阻小于15~20 kΩ时报警)和正对地、负对地电压具体数值来判断接地程度。有时绝缘监测装置判断不出支路只报“直流母线接地”,此时有可能直流母线接地,也可能是环路接地。甚至有可能是直流屏内个别元器件上的小线接地。例如,某220 kV变电站内直流接地告警,将该站内所有的馈线支路才有传统的“拉路法”,逐个排除,均无法查出接地点,检查完毕后怀疑是直流屏内存在接地点,后经过排查发现直流屏内蓄电池放点仪的放点接头负极与外壳接触接地。
  (2)直流接地信号发出后,工作人员必须停止任何二次回路上的工作。利用万用表测量正对地、负对地电压,核对绝缘监测装置的准确性。万用表必须是高内阻的,2000 Ω/ V,否则会造成另一点接地。对控制、保护、信号回路逐一查找。
  (3)解列蓄电池、充电机。
  (4)用拉路法试拉变电站内的直流回路。所谓拉路法是指:依次、分别、短时切断直流系统中各直流馈线来确定接地点所在馈线回路的方法。但是随着智能变电站的迅速发展,合并单元、智能终端的大量采用(由于合并单元和智能终端一旦直流电源失去,将会对多个运行设备造成严重影响,甚至可能回引起保护拒动、断路器拒跳的情况),在某些场合下“拉路法”应谨慎使用。在采用拉路法仍无法确定接地点后,则可能为母线接地,应将一段母线的负荷倒至另一段母线,以确定某段母线接地。
  (5)还有一种情况是直流控制回路里并没有实际的直流接地点, 但是由于二次接线错误同时二次回路元器件又损坏或者保护装置上继电器故障等几个因素叠加在一起,也会造成直流系统绝缘降低,系统也是有可能发直流接地告警信号的。
  4 直流接地的处理
  (1)若负荷电源采用熔断器,在断开电源时应先取下正极,后取下负极;恢复时,先给上负极,后给上正极。
  (2)试拉各设备的直流电源时,应密切监视一次设备的运行及有关仪表、后台信号指示的变化情况。
  (3)寻找接地时,应该两人及以上进行,并使用绝缘工器具,防止出现另一点接地。试拉、合继电保护、操作电源、自动装置及信号电源等重要负荷时,事先与相关部门联系,得到许可后方可进行,必要时退出相应保护出口压板。
  (4)确认接地回路后,在设备没有停运时应先合上控制电源,再联系处理。
  5 直流系统的维护
  (1)定期对蓄电池进行充放电实验,检查电池的容量是否合格。
  (2)定期观察蓄电池的运行情况,检查是否有鼓肚、漏液的情况发生。
  (3)巡视时观察在线绝缘检测仪,对绝缘电阻较低的馈线支路进行格外关注。
  (4)对不经常使用的需要直流电源驱动的元器件应对直流电源的接入点进行隔离,避免出现由于非运行设备引起的直流接地的发生,影响直流系统的安全运行。
  (5)可在新变电站投运时,瞬时断开各重要直流电源后检查并记录所报信号和设备异
  常及跳闸情况,建立变电站直流电源失去设备信号和异常跳闸档案,为今后直流接地查找提供便利条件。
  6 结语
  变电站直流系统接地一直是电力运维人员关注的问题,直流系统是一个十分庞大的多分支供电网络,直流接地短时对电网不会带来较大危害,一旦发生两点及以上接地短路,将会直接危及设备,直接影响电力系统的安全、可靠运行。除了必要的查找措施外,也要注重员工实际查找经验和方法。尤其在智能化变电站迅速发展的今天,如何在不影响智能化设备正常运行的情况下,对直流接地进行精确查找具有重要的现实意义。

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