孔佑宏

(本鋼板材股份有限公司設備部,遼寧 本溪 117000)

變電所直流系統(tǒng)接地的危害及接地點的查找方法

孔佑宏

(本鋼板材股份有限公司設備部,遼寧 本溪 117000)

對變電所直流系統(tǒng)接地的危害及運行中發(fā)生一點接地的各種可能性進行了分析，并結合現(xiàn)場實踐經(jīng)驗，提出直流系統(tǒng)接地故障的查找方法和步驟。

直流系統(tǒng);接地;危害;查找方法

1 引言

變電所直流系統(tǒng)向全所保護、監(jiān)控、通訊等系統(tǒng)提供工作電源，確保其安全、穩(wěn)定、可靠運行直接關系到供電系統(tǒng)運行的安全。直流系統(tǒng)是絕緣系統(tǒng)，正常時，正、負極對地絕緣電阻相等，對地電壓平衡。發(fā)生一點接地時，正、負極對地電壓發(fā)生變化，接地極對地電壓降低，非接地極電壓升高。在接地發(fā)生和恢復的瞬間，經(jīng)遠距離、長電纜起動中間繼電器跳閘的回路可能因其較大的分布電容造成中間繼電器誤動跳閘(可采用較大起動功率的中間繼電器來避免)，除此之外，對全所保護、監(jiān)控、通訊裝置的運行并沒有影響。但是，存在一點接地的直流系統(tǒng)，供電可靠性大大降低，因為在接地點未消除時再發(fā)生第二點接地，極易引起直流電源短路或開關誤動、拒動，所以直流系統(tǒng)出現(xiàn)一點接地故障時，設備雖可以繼續(xù)運行，但接地點必須盡快查到，并及時消除或隔離。

2 直流系統(tǒng)接地的危害

直流接地故障中，危害較大的是兩點接地 ，可能造成嚴重后果。一點接地可能造成保護及自動裝置誤動或者拒動；而兩點接地，除可能造成繼電保護、信號、自動裝置誤動或拒動外，還可能造成直流保險熔斷，使保護及自動裝置、控制回路失去電源，在復雜保護回路中同極兩點接地，還可能將某些繼電器短接，不能動作跳閘，致使越級跳閘，造成事故擴大。

(1)當發(fā)生直流正極接地時，可能會引起保護及自動裝置誤動。因為一般斷路器的跳合閘線圈以及繼電器線圈是與負極電源接通的，如果在這些回路上再發(fā)生另一點直流接地 ，就可能引起誤動作 。

圖1所示，A、B兩點發(fā)生直流接地時，相當于將外部合閘條件全部短接，從而使合閘線圈得電誤動作合閘。A、C 兩點接地時，則外部分閘條件被短接而誤動作跳閘。A、D兩點，A、F兩點接地，同樣都能造成開關誤跳閘。

(2)直流負極接地，也可能造成保護及自動裝置拒絕動作。因為斷路器的跳、合閘線圈以及保護繼電器會在這些回路再有一點接地時，線圈被接地點短接而不能動作。同時，直流回路短路電流會使電源保險熔斷，并且可能燒壞繼電器接點，保險熔斷會失去保護及操作電源。如圖1所示，直流接地故障發(fā)生在C、E兩點,D、E兩點,F、E兩點接地時，分閘線圈被短接，保護動作及操作時開關拒跳。同理，兩點接地開關也可能合不上，如B、E兩點接地時。

直流系統(tǒng)接地故障，不僅對設備不利，而且對整個電力系統(tǒng)的安全構成威脅。因此，出現(xiàn)直流接地故障時，必須盡快進行查找并排除故障，避免事故擴大及造成嚴重后果。

圖1 直流系統(tǒng)接地狀況

2 直流接地常見原因

按接地點所處位置的不同，可將直流接地分為室內和室外兩種形式，按引起接地的原因，又可分為以下幾種形式：

(1)由下雨天氣引起的接地。在大雨天氣，雨水飄入未密封嚴實的戶外二次接線盒，使接線樁頭和外殼導通起來，引起接地。例如瓦斯繼電器不裝防雨罩，雨水滲入接線盒，當積水淹沒接線柱時，就會發(fā)生直流接地和誤跳閘。在持續(xù)的小雨天氣(如梅雨天)，潮濕的空氣會使戶外電纜芯破損處或者黑膠布包扎處，絕緣大大降低，從而引發(fā)直流接地。

(2)由小動物破壞引起的接地。當二次接線盒(箱)密封不好時，蜜蜂會鉆進盒里筑巢，巢穴將接線端子和外殼連接起來時，就引發(fā)直流接地。電纜外皮被老鼠咬破時，也容易引起直流接地。

(3)由擠壓磨損引起的接地。當二次線與轉動部件(如經(jīng)常開關的開關柜柜門)靠在一起時，二次線絕緣皮容易受到轉動部件的磨損，當其磨破時，便造成直流接地。

(4)接線松動脫落引起接地。接在斷路器機構箱端子排的二次線(如10kV開關機構箱內的二次線)，若螺絲未緊固，則在斷路器多次跳合時接線頭容易從端子中滑出，搭在鐵件上引起接地。

(5)誤接線引起接地。在二次接線中，電纜芯的一頭接在端子上運行，另一頭被誤認為是備用芯或者不帶電而讓其裸露在鐵件上，引起接地。在拆除電纜芯時，誤認為電纜芯從端子排上解下來就不帶電，從而不做任何絕緣包扎，當解下的電纜芯對側還在運行時，本側電纜芯一旦接觸鐵件就引發(fā)接地。

(6)插件內元件損壞引起接地。為抗干擾，插件電路設計中通常在正負極和地之間并聯(lián)抗干擾電容，該電容擊穿時引起直流接地。

3 直流接地常用查找方法

3.1 查找方法

直流回路數(shù)量多、分布廣，接地點不好查，相對有效的方法是拉路試探法。即分別對每路空氣開關或熔斷器拉閘停電，若停電后直流接地現(xiàn)象消失，說明接地點位于本空氣開關控制的下級回路中；若現(xiàn)象繼續(xù)存在，說明下級回路沒有接地。通過拉路尋找，可將接地點限定在某個空開控制的直流回路中，再通過解開電纜芯，將接地點限定在室內或室外部分；再通過拔出插件，可將接地點限定在插件內和插件外。經(jīng)過層層分解、一段段排除，最終可將接地點定位于一段簡單回路中，再用搖表對回路中的每根接線搖測絕緣，把接地點進一步限定在幾根導線或幾顆端子上，通過仔細觀察，反復觸摸，接地點終會“原形畢露”的。

3.2 查找步驟

直流系統(tǒng)中的空氣開關或熔斷器是分層分級配置的，一般由總路空開、分路空開串聯(lián)而成，兩級空氣開關將直流回路分成了三段。兩級空氣開關分別是直流屏總路空氣開關和各設備分路空氣開關，三段回路分別是直流母線及其引出線回路、總路空開饋出的電纜和控制母線回路、分路空開饋出的保護、控制、監(jiān)視、儲能回路。其中，第三段回路數(shù)量最多、接線最復雜、接地幾率最高，幾乎所有的直流接地都出現(xiàn)在這一段。要想盡快找到接地點所屬空開，接地的確切位置和確切原因，就必須對三段回路的構成、作用和現(xiàn)場具體位置十分熟悉。所以查找直流接地的第一步就是熟悉現(xiàn)場直流系統(tǒng)接線,這樣才能在拉路尋找時不漏拉、不錯拉、不重復拉。

3.2.1 定位到總路空氣開關

目前直流屏上都安裝有微機直流絕緣檢測儀，發(fā)生直流接地時，絕緣檢測儀會報出是哪一極(正極還是負極)接地、接地電阻是多少，隨后會報出接地支路號，根據(jù)支路號就可將接地點定位到總路空氣開關。

如果絕緣檢測儀(絕緣監(jiān)察裝置)沒有選線功能，又怎樣定位到總路空開呢？這種情況下，只有對總路空氣開關進行拉路尋找了；如果拉開某路空氣開關后，接地極母線對地電壓立刻升高到110V左右，則接地點就位于該空開控制的下級回路之中。

3.2.2 定位到分路空氣開關

用內阻不低于2000Ω/V萬用表或電壓表在直流屏監(jiān)視接地極母線對地電壓，然后退出絕緣檢測儀。根據(jù)現(xiàn)場標示和相關圖紙，找出總路空開下級串接的所有空氣開關(或熔斷器)，按照先信號后控制、先室外后室內的原則排出拉路順序。對于信號回路，如測控裝置電源空開、遙信電源空開、通訊電源空開，其不影響故障跳閘，只涉及監(jiān)控、信號，可最先拉。如果接地點就在這些空開控制的回路，就免除了對重要回路(控制回路、保護回路)的短時停電。對于保護控制回路空開，直接影響到系統(tǒng)安全，拉路時間越短越好，需控制在3s以內，拉路順序可按其對應一次設備實時潮流大小及負荷的重要性來排序，先拉負荷重要性較低及負荷輕的空開，再拉負荷重要性高及負荷重的空開。如果拉開某路空氣開關后，接地極母線對地電壓立刻升高到110V左右，則接地點就位于該空開控制的下級回路之中。

3.2.3 找出接地的確切位置和確切原因

定位到分路空開后，應向調度申請，斷開該路空開，這樣其余直流回路就恢復到正常狀態(tài)，再拆除監(jiān)視直流母線對地電壓的萬用表或電壓表，投入絕緣檢測儀。由于空開已斷開，下級回路不帶電，用萬用表監(jiān)視回路對地電壓的方法發(fā)揮不了作用，所以對下級回路接地點使用搖表來查找。

(1)按室內室外分段查找?，F(xiàn)場統(tǒng)計資料顯示，運行中變電所出現(xiàn)的直流接地點絕大部分在室外，所以分段查找時，重點還是查室外部分?？梢韵葘⒈净芈飞婕暗亩卧O備接線盒一一打開，仔細檢查，看盒子內有無積水、有無潮氣、有無電纜頭破損進水、有無芯線絕緣皮裂口、有無動物巢穴、有無接線脫落、有無備用芯搭鐵等等，或許就會發(fā)現(xiàn)接地點。

本回路中，已沒有空氣開關可拉，接地點的進一步分區(qū)和判斷只有靠解開電纜芯線，此時需要注意的是，解線前應將端子排號、端子兩側接線編號詳細記錄在安全措施票上，防止恢復接線時出錯。依次解開控制室到現(xiàn)場直流電纜芯線，每解開一根芯線，就用搖表在端子排測量該芯線對地絕緣電阻，若絕緣很小或為零，說明接地點在本芯線所在回路之中。若所有電纜芯線絕緣均正常，說明接地點位于高壓柜內部。

(2)室外接地點查找。按上述方法在現(xiàn)場端子箱解開接地芯線，對回路進一步分段，搖測絕緣，就可將接地點限定在現(xiàn)場操作箱或控制電纜中。將箱內接地的芯線再次分段搖測絕緣，進一步縮小范圍，再仔細觀察，反復觸摸，就可發(fā)現(xiàn)接地點。

(3)室內接地點查找。接地點位于高壓柜內時，依次拔出裝置插件，測量端子排接地極對地絕緣電阻，若絕緣恢復，說明接地點就在對應插件中。若絕緣沒有變化，說明接地點位于高壓柜端子排、端子排引出柜間直流電纜和柜內布線中，用搖表對柜內直流回路的每顆接線端子搖測絕緣，找出接地的那幾顆端子，對端子金屬部分、連接線部分仔細觀察，反復觸摸，找出接地點。

(4)當排除一處接地點后，直流回路仍然存在接地故障，就要考慮出現(xiàn)兩點接地故障了。對另一個接地點的查找排除，方法同上。

4 結束語

變電所直流系統(tǒng)的安全可靠運行極為重要，直接關系到供電系統(tǒng)安全，是保障變電所安全運行的決定條件之一。了解直流接地的危害并掌握接地故障的排除方法，可提高變電運行人員在日常檢查維護工作中的風險防范意識，當出現(xiàn)直流接地故障時，能夠及時發(fā)現(xiàn)并進行排除，保障供電系統(tǒng)安全運行。

[1] 張信，盧燦炳.直流系統(tǒng)接地的危害分析與處理[J].中州煤炭,2007,1.

[2] 孟憲章，羅曉梅.變配電實用技術[M].機械工業(yè)出版社,2007.1.

[3] 張玉諸.發(fā)電廠及變電所的二次接線[M].水利電力出版社1984.10.

The Seeking Method of the DC System Eearthing Harm andEearthing Point of the Substation

KONGYou-hong

(The plate Col,Ltd.of Bexi Iron and Steel Factory,Benxi 117000,China)

The paper analyzes various prohahilities for DC system earthing harm and earthing points in operation of the substation.Combining with field experience,it proposes seeking methods and measures of the DC system earthing fault.

DC system;earthing;harm;seeking method

王榮熙(1983-)，男，碩士，工程師。

1004-289X(2014)02-0104-03

TM63

B

2013-12-26