發(fā)電廠及變電站直流系統(tǒng)接地危害故障分析與查找

發(fā)電廠及變電站直流系統(tǒng)接地危害故障分析與查找

（中國(guó)石油化工股份有限公司長(zhǎng)嶺分公司熱電作業(yè)部湖南岳陽(yáng)414012）摘要：發(fā)電廠、變電站為了保證電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，通常采用蓄電池的直流電源系統(tǒng)作為繼電保護(hù)裝置、信號(hào)裝置、控制裝置等重要負(fù)載的不間斷供電電源。直流系統(tǒng)是一個(gè)多分支供電網(wǎng)絡(luò)，其常見(jiàn)的故障是一點(diǎn)接地。一點(diǎn)接地并不會(huì)影響直流系統(tǒng)的運(yùn)行，但如果不能迅速找到接地故障點(diǎn)并處理好，直流系統(tǒng)發(fā)生另一點(diǎn)接地故障時(shí)，就可能引起繼電保護(hù)裝置、信號(hào)回路、控制回路拒動(dòng)或者誤動(dòng)，從而破壞電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，甚至造成大范圍的停電事故.為保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，這就要求直流系統(tǒng)及其網(wǎng)絡(luò)必須具有高可靠性.本文對(duì)引起直流系統(tǒng)接地的原因、直流接地的危害進(jìn)行分析，并且提出找出直流接地的方法和處理方法，保證發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行。關(guān)鍵詞：直流接地、危害、故障分析、查找直流系統(tǒng)簡(jiǎn)介發(fā)電廠、變電站的二次設(shè)備均采用直流電源供電，直流供電設(shè)備連接到主控室直流配電屏的直流母線(xiàn)上，再由直流母線(xiàn)分別引出繼電保護(hù)電源、控制電源、合閘電源、照明電源等。當(dāng)220V直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，正負(fù)母線(xiàn)對(duì)地是浮空的，對(duì)地電壓分別為+110V和-110V。直流系統(tǒng)通常是采用浮充供電方式，此方式是將整流器和蓄電池并聯(lián)共同工作。正常情況下由交流市電通過(guò)整流器和蓄電池向負(fù)載供電，經(jīng)常處于充電狀態(tài)，僅在沖擊直流負(fù)載(如斷路器合閘時(shí))及交流電源發(fā)故障等情況下，改由蓄電池供電。浮充電源是一個(gè)理想的不間斷電源，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，能夠保證控制信號(hào)、繼電保護(hù)等設(shè)備可靠的工作（如圖1-1）。2、直流系統(tǒng)接地故障的原因以及危害1）、直流系統(tǒng)接地故障的原因發(fā)電廠和變電站的直流系統(tǒng)較復(fù)雜，分布范圍較廣、外露部分較多、控制及直流電纜多且較長(zhǎng)。很容易受塵土、潮氣的腐蝕，使某些絕緣薄弱元件絕緣降低，甚至絕緣破壞造成直流接地（尤其是一些使用時(shí)間很長(zhǎng)、已經(jīng)老化的直流系統(tǒng)，更容易出現(xiàn)接地故障）。直流接地的主要原因有如下幾個(gè)方面：。⑴二次回路絕緣材料老化、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。⑵下雨天氣引起的接地。在大雨天氣，雨水侵入未密封嚴(yán)實(shí)的戶(hù)外二次接線(xiàn)盒，引起接地。例如瓦斯繼電器不裝防雨罩，雨水滲入接線(xiàn)盒，當(dāng)積水淹沒(méi)接線(xiàn)柱時(shí)，就會(huì)發(fā)生直流接地和誤跳閘。在持續(xù)的小雨天氣（如梅雨天），潮濕的空氣會(huì)使戶(hù)外電纜芯破損處或者黑膠布包扎處，絕緣降低，從而引發(fā)直流接地。⑶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，如老鼠、蜈蚣等小動(dòng)物爬入帶電回路；某些元件有線(xiàn)頭、未使用的螺絲、墊圈等零件，掉落在帶電回路上。當(dāng)二次接線(xiàn)盒（箱）密封不好時(shí)，蜜蜂會(huì)鉆進(jìn)盒里筑巢，巢穴將接線(xiàn)端子和外殼連接起來(lái)時(shí)，就引發(fā)直流接地。電纜外皮被老鼠咬破時(shí)，也容易引起直流接地。⑷接線(xiàn)松動(dòng)脫落引起接地。接在斷路器機(jī)構(gòu)箱端子排的二次線(xiàn)（如10kV開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的二次線(xiàn)），若螺絲未緊固，則在斷路器多次跳合時(shí)接線(xiàn)頭容易從端子中滑出，搭在鐵件上引起接地。⑸誤接線(xiàn)引起接地。在二次接線(xiàn)中，電纜芯的一頭接在端子上運(yùn)行，另一頭被誤認(rèn)為是備用芯或者不帶電而讓其裸露在鐵件上，引起接地。⑹在拆除電纜芯時(shí)，誤認(rèn)為電纜芯從端子排上解下來(lái)就不帶電，從而不做任何絕緣包扎，當(dāng)解下的電纜芯對(duì)側(cè)還在運(yùn)行時(shí)，本側(cè)電纜芯一旦接觸鐵件就引發(fā)接地。⑺插件內(nèi)元件損壞引起接地。插件電路正負(fù)極和地之間電子元器件絕緣損壞擊穿時(shí)引起直流接地。2）、直流接地危害直流系統(tǒng)的接地故障可以分為正負(fù)兩極，如果接地出現(xiàn)在正極，則屬于正極接地故障。如果接地出現(xiàn)在負(fù)極，則屬于負(fù)極接地故障。如果兩極都出現(xiàn)了接地事故，則屬于兩極接地故障。不同的接地故障帶來(lái)的危害也是不一樣的。直流接地故障中，危害較大的是兩點(diǎn)接地，可能造成嚴(yán)重后果。直流系統(tǒng)發(fā)生兩點(diǎn)接地故障，也可能構(gòu)成接地短路，造成繼電保護(hù)、信號(hào)、自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)，或造成直流保險(xiǎn)熔斷，使保護(hù)及自動(dòng)裝置、控制回路失去電源。在復(fù)雜的保護(hù)回路中同極兩點(diǎn)接地，還可能將某些繼電器短接，不能動(dòng)作于跳閘、或致使越級(jí)跳閘。、直流正極接地：有使保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)的可能。正極兩點(diǎn)接地故障最嚴(yán)重的危害是對(duì)電力保護(hù)設(shè)備以及自動(dòng)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成阻礙，發(fā)生誤動(dòng)現(xiàn)象。因?yàn)橐话闾祥l線(xiàn)圈、繼電器線(xiàn)圈正常與負(fù)極電源接通，若這些回路再發(fā)生一直接地，就可能引起誤動(dòng)作。如圖2-1：直流接地發(fā)生A、B兩點(diǎn)時(shí)，將KK⑤⑧接點(diǎn)短接，導(dǎo)致合閘HC誤動(dòng)作合閘。A、C兩點(diǎn)接地時(shí)，將KK⑥⑦接點(diǎn)短接，跳閘TQ誤動(dòng)作跳閘。A、D兩點(diǎn)兩點(diǎn)接地，保護(hù)裝置誤動(dòng)作，同樣都能造成開(kāi)關(guān)誤跳閘。同理，兩點(diǎn)接地還可能造成誤報(bào)信號(hào)。、直流負(fù)極接地，有使保護(hù)自動(dòng)裝置拒絕動(dòng)作的可能。因?yàn)?，跳、合閘線(xiàn)圈、保護(hù)繼電器會(huì)在這些回路再有一點(diǎn)接地時(shí)，線(xiàn)圈被接地點(diǎn)短接而不能動(dòng)作。同時(shí)，直流回路短路電流會(huì)使電源保險(xiǎn)熔斷，保險(xiǎn)熔斷會(huì)失去保護(hù)及操作電源。如圖所示：直流接地故障發(fā)生在B、E兩點(diǎn)，HC線(xiàn)圈被短接，開(kāi)關(guān)將不能合閘且保險(xiǎn)將會(huì)熔斷。C、F和C、D兩點(diǎn)接地時(shí)，TQ線(xiàn)圈被短接，保護(hù)動(dòng)作時(shí)及操作時(shí)開(kāi)關(guān)拒跳。通過(guò)以上簡(jiǎn)單的對(duì)直流接地造成危害分析，一點(diǎn)接地并不影響直流系統(tǒng)的運(yùn)行，但如果不能迅速找到接地故障點(diǎn)并予以修復(fù)，又發(fā)生另一點(diǎn)接地故障，就可能引起信號(hào)回路、控制回路、繼電保護(hù)等裝置的誤動(dòng)作，從而破壞電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，甚至造成大范圍的停電事故。為保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，這就要求直流系統(tǒng)及其網(wǎng)絡(luò)必須具有高可靠性。圖2-13、直流系統(tǒng)接地故障的查找和注意事項(xiàng)：1）、查找步驟及方法：直流接地查找方法一般有：a拉回路法（就是停掉該回路的直流電源）我們?cè)诠ぷ髦胁捎玫姆椒?；b直流接地選線(xiàn)裝置監(jiān)測(cè)法（這是一種在線(xiàn)監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣情況的裝置。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是能在線(xiàn)監(jiān)測(cè),隨時(shí)報(bào)告直流系統(tǒng)接地故障,并顯示出接地回路編號(hào)。）；c便攜式直流接地故障定位裝置故障定位法（該裝置是近幾年開(kāi)始在電力系統(tǒng)較為廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品。該裝置的特點(diǎn)是無(wú)需斷開(kāi)直流回路電源,可帶電查找直流接地故障）直流系統(tǒng)中的空氣開(kāi)關(guān)或熔斷器是分層分級(jí)配置的，一般由總路空開(kāi)、分路空開(kāi)串聯(lián)而成，兩級(jí)空氣開(kāi)關(guān)將直流回路分成了幾個(gè)分段。要想盡快找到接地點(diǎn)所屬空開(kāi)，接地的確切位置和確切原因，查找直流接地的第一步就是熟悉現(xiàn)場(chǎng)直流系統(tǒng)接線(xiàn)。只有熟悉了接線(xiàn)，心中有了數(shù)，才能在拉路尋找時(shí)不漏拉、不錯(cuò)拉、不重復(fù)拉。查找直流接地故障的一般順序和方法：a分清接地故障的極性。b如果二次回路有工作，應(yīng)立即停止。c將直流系統(tǒng)分成幾個(gè)不相聯(lián)系的部分。d對(duì)于不太重要的直流負(fù)荷分路停電，查接地故障是否消失。e對(duì)于重要的直流負(fù)荷分路停電，查該分路有無(wú)接地故障。查找直流系統(tǒng)接地故障，隨時(shí)與調(diào)度并通過(guò)調(diào)度與各崗位聯(lián)系，并由二人及以上配合進(jìn)行，其中一人操作，一人監(jiān)護(hù)并監(jiān)視表計(jì)指示及信號(hào)的變化。分別對(duì)每路空氣開(kāi)關(guān)或熔斷器拉閘停電，若停電后直流接地現(xiàn)象消失，說(shuō)明接地點(diǎn)位于本空氣開(kāi)關(guān)控制的下級(jí)回路中；若現(xiàn)象繼續(xù)存在，說(shuō)明下級(jí)回路沒(méi)有接地。通過(guò)斷合開(kāi)關(guān)或保險(xiǎn)尋找，可將接地點(diǎn)限定在某個(gè)直流回路中，再通過(guò)解開(kāi)電纜芯，將接地點(diǎn)限定相對(duì)較小范圍之內(nèi)；再通過(guò)如拔出插件等手段，可將接地點(diǎn)縮小在更小范圍之內(nèi)。經(jīng)過(guò)這樣層層分解、排除，最終將接地點(diǎn)定位于一段簡(jiǎn)單回路之中，再用萬(wàn)用表、搖表對(duì)回路中的每根接線(xiàn)進(jìn)行對(duì)地絕緣測(cè)試，把接地點(diǎn)進(jìn)一步限定在幾根導(dǎo)線(xiàn)、某塊插件或幾個(gè)端子上，再仔細(xì)觀察測(cè)試，找到接地點(diǎn)。2）、查找接地故障時(shí)的注意事項(xiàng)：a瞬停直流電源時(shí)，應(yīng)經(jīng)調(diào)度同意，時(shí)間要快，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)。b為防止誤判斷，觀察接地現(xiàn)象是否消失時(shí)，應(yīng)從信號(hào)、光字牌和絕緣監(jiān)察表計(jì)指示情況綜合判斷。c防止人為造成短路或另一點(diǎn)接地，導(dǎo)致誤跳閘（嚴(yán)禁使用試燈、低內(nèi)阻表計(jì)等查找直流接地）。d按圖紙進(jìn)行，防止拆錯(cuò)端子線(xiàn)頭，防止恢復(fù)接線(xiàn)時(shí)遺留或接錯(cuò)；所拆線(xiàn)頭應(yīng)做好記錄和標(biāo)記。e查找故障，必須二人及以上進(jìn)行，防止人身觸電，做好安全監(jiān)護(hù)。f防止保護(hù)誤動(dòng)作，必要時(shí)在順斷操作電源前，解除可能誤動(dòng)的保護(hù)，操作電源正常后再投入保護(hù)。j利用瞬時(shí)停電的方法選擇直流接地時(shí)，應(yīng)按照下列順序進(jìn)行：先信號(hào)回路,事故照明回路,再操作回路,控制回路,保護(hù)回路，在進(jìn)行上述各項(xiàng)檢查選擇后仍未查出故障點(diǎn)，對(duì)直流母線(xiàn)，蓄電池，充電機(jī)等電源檢查。h如果直流母線(xiàn)上所有負(fù)荷切除后故障仍不消失，則說(shuō)明接地故障發(fā)生在直流電源部分（直流屏、蓄電池組、浮充電機(jī)、連結(jié)電纜等）。為了避免在查找故障過(guò)程中給負(fù)荷造成較長(zhǎng)時(shí)間停電，引起更大事故發(fā)生，在一般情況下應(yīng)先用一套具有足夠容量的備用直流電源（如備用充電裝置）給負(fù)荷供電，再將有故障的直流電源與外電路脫離來(lái)查找故障。i有時(shí)接地故障發(fā)生在主控信號(hào)回路中，在這種情況下，當(dāng)拉開(kāi)該回路時(shí)，中央信號(hào)失去電源，直流絕緣監(jiān)察的聲、光信號(hào)不能發(fā)出。這時(shí)，判斷接地與否不能再利用聲、光信號(hào)，而要用萬(wàn)用表或電壓表的電壓值變化來(lái)反映直流接地是否消失。4、哪些部位容易發(fā)生接地a控制電纜線(xiàn)芯細(xì)，機(jī)械強(qiáng)度小，一旦受到外力作用，極易造成損壞，特別是屏蔽線(xiàn)接地時(shí)，若施工時(shí)不小心，也會(huì)傷到電纜絕緣造成接地。b室外開(kāi)關(guān)場(chǎng)電纜，其保護(hù)鐵管中容易積水，時(shí)間長(zhǎng)了造成接地。c變壓器的瓦斯繼電器接線(xiàn)處，因變壓器滲油或防水不嚴(yán)，造成絕緣損壞接地。d有些光字牌或照明的燈座，若更換燈泡不當(dāng)，也易造成燈座接地。e斷路器的操作線(xiàn)圈，電笛、電鈴等，若引線(xiàn)不良或線(xiàn)圈燒毀后絕緣破壞發(fā)生接地。f室外開(kāi)關(guān)箱內(nèi)端子排被雨水浸入，室內(nèi)端子排因房屋漏雨或做清潔打濕，均能造成接地。j鍋爐、輸煤系統(tǒng)等工作環(huán)境較惡劣的地方，設(shè)備端子受潮或積有煤粉、灰塵等，由此造成絕緣