劉興榮

[摘 要]文章首先探討了不同類型的直流系統(tǒng)接地故障，并簡(jiǎn)要介紹了接地故障的絕緣檢測(cè)方法。其次重點(diǎn)分析水電廠直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生的原因，以及處理過程中應(yīng)用的主要技術(shù)。詳細(xì)總結(jié)萬用表測(cè)量法中的技術(shù)要點(diǎn)，幫助技術(shù)人員快速判斷故障位置，并制定出有效處理方案。

[關(guān)鍵詞]直流系統(tǒng)；接地故障；故障分析

中圖分類號(hào)：TM86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）02-0223-01

一、直流系統(tǒng)接地故障類型

阿鳩田水電站建設(shè)規(guī)模龐大，為保障水電廠的正常運(yùn)行，接地故障預(yù)防成為檢修工作中的重點(diǎn)內(nèi)容，下面將對(duì)直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生的類型進(jìn)行分析。

1、電阻性單點(diǎn)接地

水電廠直流系統(tǒng)運(yùn)行過程中，接地部分的電阻值大于系統(tǒng)中電壓流通的阻值，會(huì)造成線路中干擾過電壓不能正常流入到接地端，對(duì)供配電環(huán)節(jié)造成影響。該種情況是因電阻值單向增大造成的，絕緣保護(hù)層受到干擾，輸電線路正常運(yùn)行狀態(tài)下會(huì)發(fā)生告警，表示接地端已經(jīng)出現(xiàn)異常，雖然在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性造成影響，但如果不及時(shí)維護(hù)，會(huì)引發(fā)兩點(diǎn)接地的嚴(yán)重后果。

2、多點(diǎn)經(jīng)高阻接地

此時(shí)檢驗(yàn)直流系統(tǒng)接地部分的電阻阻值會(huì)有明顯降低，與常規(guī)工作狀態(tài)不同，阻值變化會(huì)超出額定范圍。故障發(fā)生后并不能第一時(shí)間發(fā)出警告，報(bào)警系統(tǒng)是根據(jù)阻值設(shè)定范圍進(jìn)行導(dǎo)通的，只有阻值下降到安全范圍之外，系統(tǒng)才會(huì)自動(dòng)報(bào)警。技術(shù)人員對(duì)各接地點(diǎn)的電阻值進(jìn)行測(cè)量，會(huì)發(fā)現(xiàn)都有明顯的增高，因此判斷故障發(fā)生的具體位置會(huì)產(chǎn)生困難，需要進(jìn)一步分析。

3、多分支接地

線路中接地點(diǎn)設(shè)置不合理，出現(xiàn)多點(diǎn)共同接地的情況，常規(guī)使用中干擾磁場(chǎng)也增多。該故障類型發(fā)生后很難找到具體的斷開點(diǎn)，線路整體形式遭到破壞，分線路中的接地點(diǎn)在總線路中重復(fù)存在，為檢修工作帶來困難。判斷故障發(fā)生點(diǎn)時(shí)需要將現(xiàn)場(chǎng)線路全面檢修。

二、直流系統(tǒng)接地故障絕緣檢測(cè)法

1、正負(fù)母線接地檢測(cè)法

接地故障發(fā)生后最明顯的特征是電阻值發(fā)生變化，針對(duì)這一特點(diǎn)，可以使用靜態(tài)檢驗(yàn)法來判斷故障發(fā)生的具體位置。分別測(cè)量正負(fù)子母線路中存在的工作電壓變化，斷電情況下測(cè)量電阻也能夠觀察到變化，通過選取不同的測(cè)量點(diǎn)，來判斷出線路中異常明顯的部分。該種方法將正負(fù)兩端同時(shí)接地，能夠節(jié)省故障判斷所用時(shí)間。但也存在一些缺點(diǎn)，檢測(cè)過程中容易產(chǎn)生誤差，對(duì)最終結(jié)果準(zhǔn)確度造成影響。

非平衡電橋法。該種方法適用于不同種接地方法，并且結(jié)果準(zhǔn)確性也有明顯提升，故障判斷所用時(shí)間短。存在的缺點(diǎn)是需要分別將正負(fù)極線路接地，測(cè)量其中的阻止大小。但字母線路中流經(jīng)的電流是不斷改變的，因此在電阻上也會(huì)有明顯差異變化，不利于后續(xù)故障引發(fā)原因的判斷。母線中的電壓變化具有一定的周期性，僅僅將現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的變化用于判斷不具有科學(xué)性，需要引入故障發(fā)生后的變化周期。檢驗(yàn)環(huán)節(jié)中還需要將線路中存在的電流全部導(dǎo)出，測(cè)量純凈的電阻值，并結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行需求計(jì)算出額定的阻值范圍，提升系統(tǒng)使用安全。

2、支路對(duì)地絕緣電阻檢測(cè)方法

支路絕緣故障檢測(cè)過程中會(huì)使用到電子儀器。絕緣層功能喪失后線路中流經(jīng)的電流會(huì)所到干擾。接地部分反饋得到的信息也會(huì)發(fā)生變化，使用無源CT對(duì)線路進(jìn)行檢測(cè)?？梢圆蹲降叫畔⒌淖兓?，并反饋至總控制系統(tǒng)中，及時(shí)沒有達(dá)到告警發(fā)出的級(jí)別，也能夠幫助工作人員快速了解線路中存在的異常。該種檢測(cè)方法成本低耗時(shí)短，但容易將導(dǎo)線的極性錯(cuò)誤識(shí)別，需要在應(yīng)用前特別注意。

上述方法為交流檢測(cè)法，下面對(duì)直流法進(jìn)行講解。當(dāng)水電廠工作線路系統(tǒng)中出線接地故障后，直流電壓會(huì)發(fā)生改變，部分電流應(yīng)漏電而流失。直流法是將這部分電流轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，反饋到控制系統(tǒng)中，技術(shù)人員觀察最終的結(jié)果便可以判斷漏電的具體情況。常用的檢測(cè)工具是互感器，漏電信號(hào)在4—20毫安范圍內(nèi)，因此要求檢驗(yàn)儀器準(zhǔn)確無誤，在恒溫環(huán)境下進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)溫度過高或者過低都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)造成影響。

三、直流系統(tǒng)接地故障原因分析

1、人為因素

造成水電廠直流系統(tǒng)接地故障的因素有很多，其中最常見的原因是人為操作錯(cuò)誤造成的。電力系統(tǒng)維護(hù)人員在接線時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，或者在沒有絕緣層防護(hù)的情況下兩根導(dǎo)線相互碰撞。

2、環(huán)境因素

水電廠大部分線路運(yùn)行環(huán)境是直接暴露在室外的，即使在絕緣層的保護(hù)下也會(huì)受到日曬侵蝕，絕緣層使用一段時(shí)間后表面會(huì)產(chǎn)生裂縫，遇到降雨天氣時(shí)潮濕氣體侵入其中，相鄰導(dǎo)線之間產(chǎn)生異常放電，與接地導(dǎo)線接觸后便引發(fā)了故障。

3、設(shè)備因素

設(shè)備采購(gòu)階段質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不能滿足使用需求，由于缺少檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，質(zhì)量不合格的設(shè)備也被應(yīng)用在水電廠直流電供應(yīng)環(huán)節(jié)中。增大了故障發(fā)生幾率，設(shè)備荷載能力有限，技術(shù)人員常規(guī)操作時(shí)一旦達(dá)到設(shè)備承載能力的極限導(dǎo)線便會(huì)毀壞，設(shè)備短路、斷路故障也因此發(fā)生。直流系統(tǒng)運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，對(duì)設(shè)備的影響也很大，連接松動(dòng)的導(dǎo)線受振動(dòng)影響很容易脫落，接觸到其他的線路引起供電故障。設(shè)備運(yùn)行環(huán)境也會(huì)對(duì)穩(wěn)定性帶來影響，長(zhǎng)期在潮濕、衛(wèi)生條件不好的環(huán)境下使用，設(shè)備表面堆積大量的灰塵，引發(fā)靜電干擾。

四、直流系統(tǒng)接地故障查找及處理方法

1、萬用表測(cè)量法

萬用表可以測(cè)量線路的電流、電壓以及電阻，使用前要將表的指針調(diào)節(jié)到零點(diǎn)，以免對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確性造成影響。先將萬用表的正極接地，負(fù)極接入直流系統(tǒng)的導(dǎo)線中，阿靜測(cè)量結(jié)果記錄在維修資料中。如果接地端為正極，那么測(cè)量系統(tǒng)中的電壓應(yīng)為220V，反之接地端的測(cè)量的電壓結(jié)果為220V。技術(shù)人員在使用該種方法對(duì)線路進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，首先要明確系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)，掌握水電廠直流系統(tǒng)運(yùn)行中的各項(xiàng)參數(shù)。在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比，得出的結(jié)論也更貼近真實(shí)情況。

測(cè)量任務(wù)要分別在通電與斷電的情況下來進(jìn)行，找準(zhǔn)需要測(cè)量的點(diǎn)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果分析接地故障發(fā)生的具體位置。逐漸縮小故障發(fā)生的范圍，最終得出準(zhǔn)確結(jié)果，對(duì)線路受損情況做出判斷，再有技術(shù)人員商討出具有可行性的解決方案，為直流系統(tǒng)安全運(yùn)行提供保障，供電環(huán)節(jié)也更具有穩(wěn)定性。按照上述順序逐步縮小查找范圍，最終找出接地點(diǎn)予以處理。

2、直流接地故障查找儀查找法

直流接地故障查找儀的基本原理是在接地母線與大地之間施加一個(gè)超低頻信號(hào)（該信號(hào)對(duì)保護(hù)、控制設(shè)備沒有影響），其電流沿著接地點(diǎn)方向流動(dòng)。用連接在手持器上的鉗子，朝著接地電流方向查找，該電流突然消失或接地電阻突然增大的地方即為接地點(diǎn)，利用直流接地故障查找儀查找直流故障過程中不用斷電，完全消除現(xiàn)場(chǎng)分布電容干擾，指示接地方向，“引導(dǎo)”查找人員往接地方向查找，縮短查找時(shí)間。尤其是查找雙回路供電接地、環(huán)網(wǎng)供電接地和查找兩段直流串電時(shí)，必須具有方向功能，否則不能查找。探測(cè)交直流串電引起的接地，多點(diǎn)接地，正、負(fù)極均等電阻接地。用雙鉗口探測(cè)法來解決雙回線供電時(shí)，支路負(fù)荷電流不確定帶來的干擾。直接顯示各點(diǎn)的接地電阻、容抗、電流，母線電壓、正負(fù)極對(duì)地電壓，對(duì)地電阻以及交流串電電壓。隨著直流接地故障查找儀的使用，一般的直流接地都能不用拉路法來查找，在很大程度上提高了查找直流接地故障的效率。

小結(jié)：直流系統(tǒng)在水電廠的作用極為重要，當(dāng)發(fā)生直流系統(tǒng)接地故障時(shí)，不但要有高精度的檢測(cè)設(shè)備，更重要的是查找故障的工作人員要對(duì)該廠的直流系統(tǒng)了如指掌，掌握一定的基本查找技巧，積累更多查找直流接地的經(jīng)驗(yàn)，才能夠快速的消除隱患，確保發(fā)電廠安全運(yùn)行。

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