淺談直流接地故障的原因、危害及處理

陳 紅

(滄州供電公司,河北滄州 061000)

淺談直流接地故障的原因、危害及處理

陳 紅

(滄州供電公司,河北滄州 061000)

由于直流接地故障在變電站和電力系統(tǒng)中時有發(fā)生,因此這類故障有著典型和普遍的代表性。文中從幾個方面分析論述了造成直流接地故障的原因、危害。在對直流接地故障進(jìn)行分析和處理的基礎(chǔ)上,借鑒前人的經(jīng)驗論述了查找直流接地故障的方法及注意事項,以供商榷。

直流接地;原因;危害;查找注意事項

直流系統(tǒng)及其二次回路,在變電站中為控制、信號、繼電保護(hù)、自動裝置及事故照明等提供可靠的直流電源,同時它還為電氣操作提供可靠的操作電源。直流系統(tǒng)及其二次回路可靠與否,對變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用,是變電站和輸電線路安全運(yùn)行的保障。但是,由于設(shè)備質(zhì)量、運(yùn)行維護(hù)、設(shè)計安裝等種種原因上的不足,直流系統(tǒng)故障時有發(fā)生。其中,以直流接地故障造成的事故為最多,直流接地故障在電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的機(jī)率也較大。因此,當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生故障或異常時應(yīng)盡快查找故障點,及時恢復(fù)直流系統(tǒng)的正常運(yùn)行。運(yùn)行實踐證明,直流系統(tǒng)接地的危害不僅使繼電保護(hù)裝置誤動、拒動,甚至?xí)斐刹捎弥绷骺刂频囊淮卧O(shè)備誤動、拒動,嚴(yán)重危及電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 直流接地故障發(fā)生的原因

結(jié)合以往各站直流系統(tǒng)接地故障的查找處理,實際運(yùn)行的直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障主要有以下幾種原因:

1)直流系統(tǒng)、電氣設(shè)備及二次回路所處環(huán)境嚴(yán)重污穢或運(yùn)行在陰雨、潮濕的氣候中,惡劣的環(huán)境狀況使電氣設(shè)備對地絕緣嚴(yán)重下降,易誘發(fā)直流接地。

2)電氣設(shè)備和二次回路由于設(shè)計、安裝、維護(hù)及運(yùn)行不合理或錯誤,可產(chǎn)生平時不易發(fā)現(xiàn)的潛伏的接地故障。如某通常狀態(tài)下不帶電的回路,當(dāng)通入電流時就發(fā)生直流接地故障;二次回路的帶電端固定不牢固或斷線,因設(shè)備受到震動、大風(fēng)刮動或人為誤碰等影響,而使帶電端與接地體相觸,造成直流接地故障。金屬工具、金屬元件、零件等落入電氣二次回路和直流系統(tǒng)中,或小動物的侵入,也易造成直流接地故障。如在電氣設(shè)備或二次回路上工作時,不慎將金屬工具、線頭或小墊片、小螺絲、小螺母等金屬零件掉在帶電的直流回路上,造成直流回路與金屬屏短接而接地;蛇、鼠、蛾、蟲等小動物爬入直流帶電回路之間,而造成直流接地故障。

3)直流系統(tǒng)運(yùn)行方式不當(dāng)。如直流設(shè)備中有兩套絕緣監(jiān)察裝置,通常情況下一套投入運(yùn)行,另一套備用,當(dāng)兩套絕緣監(jiān)察裝置均投入運(yùn)行時,絕緣監(jiān)察裝置即可能發(fā)生動作(假接地現(xiàn)象)。

2 直流系統(tǒng)接地的危害[1]

電力系統(tǒng)中直流操作系統(tǒng)采用對地絕緣運(yùn)行方式,當(dāng)發(fā)生一點接地時,并不引起任何危害,但必須及時處理,否則,當(dāng)發(fā)生另一點接地時,有可能使繼電保護(hù)發(fā)生誤動、拒動。運(yùn)行實踐中發(fā)現(xiàn),直流接地不僅會造成繼電保護(hù)誤動、拒動,甚至?xí)斐刹捎弥绷骺刂频脑O(shè)備誤動、拒動,以至損壞設(shè)備,造成大面積停電、系統(tǒng)瓦解的嚴(yán)重后果。故對于直流接地問題,不能僅從一個變電站、一個電廠角度分析,要從整個電網(wǎng)高度去考慮。

2.1 直流單極接地時可能造成控制回路中間繼電器誤動作跳閘

直流正極接地有造成繼電保護(hù)誤動的可能。因為一般跳閘線圈(如出口中間繼電器線圈和跳合閘線圈等)均接負(fù)極電源,若這些回路再發(fā)生接地或絕緣不良就會引起保護(hù)裝置誤動作。直流負(fù)極接地與正極接地同一道理,若回路中再有一點接地就有可能造成保護(hù)裝置拒絕動作(使事故越級擴(kuò)大)。因為兩點接地將跳閘或合閘回路短路,此時還可能燒壞繼電器接點。

2.2 直流兩點接地可能造成開關(guān)誤跳閘、斷路器拒動及保險熔斷或繼電器接點燒壞

直流系統(tǒng)中發(fā)生兩點接地時,可能引起直流保險熔斷,使保護(hù)與控制裝置失去直流電源,或引起保護(hù)裝置和斷路器的誤動作。這些都會給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大的危害。但是,在直流發(fā)生兩點接地之前,大部分是先發(fā)生一點接地后,又發(fā)展成兩點接地的。通常發(fā)生的一點接地故障,也有造成繼電保護(hù)和斷路器誤動的可能性。

如圖1,當(dāng)直流接地發(fā)生在A、B兩點時,將電流繼電器接點1LJ、2L J短接,而啟動ZJ,中間繼電器接點ZJ閉合而跳閘。同理,當(dāng)A、C兩點接地時短接ZJ接點而跳閘。在A、D兩點,D、F兩點等接地同樣都能造成開關(guān)誤跳閘;當(dāng)直流接地發(fā)生在B、E兩點,D、E兩點或C、E兩點,斷路器可能產(chǎn)生拒動;當(dāng)接地點發(fā)生在A、E兩點,將引起保險熔斷。當(dāng)接地點發(fā)生在B、E和C、E兩點,保護(hù)動作時,不但斷路器拒跳,而且保險將熔斷,同時有燒壞繼電器接點的可能。

圖1 直流系統(tǒng)接地情況

在復(fù)雜的保護(hù)回路中,同極回路中兩點接地,還可能將某些繼電器接點短接,繼電器動作后不能啟動跳閘,同時保險不熔斷,造成保護(hù)越級跳閘,將事故范圍擴(kuò)大。

3 查找直流接地故障的操作步驟及方法[2]

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生直流接地故障時,應(yīng)迅速進(jìn)行查找,及時找出接地點,盡快消除故障。在查找之前應(yīng)首先粗略分析一下故障產(chǎn)生的原因,確定首要查找的目標(biāo)和處所。例如是否與直流設(shè)備運(yùn)行方式的改變有關(guān)?是否與設(shè)備操作有關(guān)?是否與站內(nèi)工作人員有關(guān)?是否與當(dāng)時的氣候變化有關(guān)?等等。

查找直流接地故障的方法是利用“直流接地故障探測儀”等先進(jìn)的儀器設(shè)備[3]。并在允許的情況下采用瞬間斷開某一回路(在切斷各專用直流回路時切斷時間不得超過3 s,不論回路接地與否均應(yīng)合上),觀察絕緣監(jiān)察裝置的信號、表針指示是否消失。倘若消失,則證明故障點就在該回路上,如不消失,證明該回路可能正常。然后再分別瞬間斷開其它允許斷開的回路進(jìn)行查找。在允許的情況下,先瞬間斷開有疑問的回路,再瞬間斷開其它回路;先瞬間斷開相對安全的回路,再瞬間斷開相對重要的回路;先瞬間斷開潮濕、污穢嚴(yán)重的回路,再瞬間斷開運(yùn)行條件較好的回路;先瞬間斷開室外的回路,再瞬間斷開室內(nèi)的回路;先瞬間斷開信號和照明回路,再瞬間斷開操作回路;先瞬間斷開充電備用的回路,再瞬間斷開運(yùn)行回路;先瞬間斷開次要保護(hù)回路,再瞬間斷開重要保護(hù)回路;先瞬間斷開新投運(yùn)的回路,再瞬間斷開已運(yùn)行多年的回路。

在查找直流接地故障的過程中,有時找不到接地點在哪個系統(tǒng)上或出現(xiàn)接地點轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。其主要原因是,直流接地發(fā)生在充電設(shè)備、蓄電池本身和直流母線上時,用瞬間斷開允許回路的方法是找不到接地點的;當(dāng)直流采取環(huán)路供電方式時,如不首先斷開環(huán)路開關(guān)也是不能找到接地點的。至于接地點轉(zhuǎn)移現(xiàn)象多半是由于二次回路連接不正規(guī)或有亂拉亂接現(xiàn)象,也可能在查找過程中,由于斷開某一回路的線頭產(chǎn)生的,所有這些都是由于回路中產(chǎn)生了寄生回路(迂回回路)造成的。另外繼電保護(hù)回路中有同極兩點接地,直流系統(tǒng)絕緣不良多處出現(xiàn)虛接地點,形成很高的接地電壓,在表計上出現(xiàn)接地指示,因此出現(xiàn)了正負(fù)極接地故障的轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。

4 查找直流接地故障的注意事項[4]和建議

1)直流發(fā)生接地故障時,應(yīng)禁止在二次回路上進(jìn)行工作;查找和處理工作,必須由二人進(jìn)行,所有斷線頭應(yīng)作好記錄,線頭應(yīng)掛牌做標(biāo)記,處理完了應(yīng)及時恢復(fù)。查找和處理時不得造成直流短路和另一點接地。

2)對于復(fù)雜的保護(hù)只允許查至保護(hù)盤的端子排處,防止引起保護(hù)誤動作;帶有高頻保護(hù)裝置的保護(hù)盤,在查找直流接地故障時,必須按調(diào)度命令,停止高頻保護(hù);允許瞬間斷開回路的時間不應(yīng)超過3 s,斷開回路前應(yīng)采取必要的防范措施(如退出保護(hù)出口壓板等),防止直流失電可能引起的保護(hù)及自動裝置誤動作。

3)查找接地點時禁止使用燈泡尋找的方法。用儀器儀表檢查時,所用表計的內(nèi)阻不應(yīng)低于2 000Ω/V。

通過直流接地故障的查找、分析和總結(jié),我認(rèn)為直流接地故障在多數(shù)情況下是可以避免的,而且即使出現(xiàn)了直流接地故障我們也是可以解決的。我們要在“戰(zhàn)略上藐視它,但在戰(zhàn)術(shù)上要重視它”。關(guān)鍵是要精通直流回路系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)的方法,認(rèn)真加強(qiáng)檢測,精心呵護(hù),并熟練掌握快速查找和處理直流接地故障的經(jīng)驗方法,防微杜漸,為直流系統(tǒng)和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行作出我們的貢獻(xiàn)。

[1] 支葉青.繼電保護(hù)[M].北京:中國電力出版社,2010.

[2] 毛錦慶.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實用技術(shù)問答[M].北京:中國電力出版社,2000.

[3] 王宗達(dá),張山春,畢強(qiáng).直流設(shè)備檢修[M].北京:中國電力出版社,2002.

[4] 張科峰,方穩(wěn)根.廠站低壓直流系統(tǒng)接地查找[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2008,36(20):93-96.

(責(zé)任編輯:馬香普)

On the Causes Harms and Handling Precautions of DC Ground Fault

CHEN Hong
(Cang zhou Power Supply Company,061000,Cangzhou,Hebei,China)

As the DC ground fault in the substation and power system has often occurred,this type of failure has a typical and universal representation.This paper discusses several aspects of the causes and harms of DC ground fault.On the analysis and processing of DC ground fault,learning from the previous experience,the paper discusses the methods and precautions to find the DC ground fault.

DC ground;cause;hazards;find notes

TM862

A

1008-3782(2012)03-0037-03

2011-10-24

陳紅(1970-),女,河北滄州市人,高級工程師,主要從事電網(wǎng)繼電保護(hù)專業(yè)工作,研究方向智能站電力綜合自動化。