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        變電站直流系統(tǒng)接地故障新型查找方法

        2020-06-07 03:05:04王龍楊凱秦川黎月泰
        寧夏電力 2020年1期
        關(guān)鍵詞:定位儀支路絕緣

        王龍,楊凱,秦川,黎月泰

        (國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司吳忠供電公司,寧夏 吳忠 751100)

        1 問題的提出

        變電站直流系統(tǒng)為各種控制、自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)、信號(hào)裝置、斷路器分合閘等設(shè)備提供可靠的工作電源,同時(shí)也可作為所用電的備用電源[1],是變電站的一個(gè)重要組成部分,因此,直流系統(tǒng)的可靠性,對(duì)變電站的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。

        直流系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)分布廣,涉及回路眾多,外露部分較多,易受外界環(huán)境因素影響引起直流接地報(bào)警,造成直流系統(tǒng)不穩(wěn)定運(yùn)行。直流系統(tǒng)為不接地系統(tǒng),直流電源中性點(diǎn)存在于直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置,利用電橋平衡原理,使得正極和負(fù)極對(duì)地的電阻值大致相同,對(duì)地電壓平衡。如果直流系統(tǒng)發(fā)生接地,電橋平衡被打破,接地極對(duì)地絕緣電阻值下降到臨界值,引起接地極對(duì)地電壓降低,非接地極對(duì)地電壓升高[2]。

        1.1 直流接地產(chǎn)生原因

        (1)直流系統(tǒng)連接設(shè)備眾多,回路復(fù)雜,長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí),二次回路及設(shè)備容易老化,對(duì)地絕緣性能下降,易引發(fā)直流接地故障[3-4]。

        (2)安裝施工工藝不良、非人為機(jī)械力的破壞等,造成電纜絕緣受損,與設(shè)備外殼接觸,發(fā)生接地現(xiàn)象。

        (3)受環(huán)境氣候影響,尤其是在下雨潮濕環(huán)境下,戶外端子箱和機(jī)構(gòu)箱密封不嚴(yán)進(jìn)入水分,使得二次直流回路受潮而造成接地[5]。

        1.2 直流接地故障分類

        (1)按照接地極性劃分,可以分為正接地和負(fù)接地[6]。對(duì)于220 V直流系統(tǒng),當(dāng)正極完全接地后,正極對(duì)地電壓降為0,負(fù)極對(duì)地電壓升為-220 V。

        (2)按照接地種類劃分,可以分為直接接地和間接接地。對(duì)于220 V直流系統(tǒng),當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生直接接地時(shí),接地極對(duì)地電壓降為0,非接地極幅值升至220 V;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生間接接地時(shí),根據(jù)絕緣下降程度不同,接地極對(duì)地電壓幅值在0~110 V之間變化。

        (3)按照接地?cái)?shù)目劃分,可以分為單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地。通常情況下,系統(tǒng)單點(diǎn)接地雖然不影響系統(tǒng)整體運(yùn)行,但為了防止多點(diǎn)接地,工作人員也需要盡快排除故障。

        1.3 直流接地故障危害

        (1)直流系統(tǒng)多點(diǎn)接地會(huì)造成斷路器誤跳閘[7]。圖1為直流系統(tǒng)接地模擬,A、B兩點(diǎn)直流完全接地,繼電器KA觸點(diǎn)被短接,跳閘線圈TQ兩端電壓達(dá)到動(dòng)作值,造成斷路器誤跳閘。

        (2)直流系統(tǒng)多點(diǎn)接地會(huì)造成斷路器拒動(dòng)[8]。如圖1所示,當(dāng)B、C兩點(diǎn)直流完全接地時(shí),跳閘線圈TQ兩端被短接, TQ失電無法動(dòng)作,造成斷路器拒動(dòng)。

        圖1 直流系統(tǒng)接地模擬

        (3)直流系統(tǒng)多點(diǎn)接地會(huì)引起熔斷器熔體熔斷。如圖1所示,當(dāng)A、C兩點(diǎn)直流完全接地時(shí),直流正負(fù)極短路,引起熔斷器熔體熔斷。

        1.4 直流接地故障傳統(tǒng)查找方法及優(yōu)缺點(diǎn)

        直流接地故障傳統(tǒng)查找方法有兩種:

        (1)瞬間拉路法[9]。即依次拉合電源空開,查找原則為先戶外,后戶內(nèi);先斷非重要回路,后斷重要回路;先斷新投運(yùn)設(shè)備,后斷其它設(shè)備。

        (2)絕緣監(jiān)測(cè)裝置查找法。微機(jī)型絕緣監(jiān)測(cè)裝置在直流系統(tǒng)中已得到普遍使用,能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流母線和各饋電支路的絕緣狀況。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生直流接地故障時(shí),可以實(shí)時(shí)記錄故障信息,及時(shí)上傳調(diào)度中心,同時(shí)顯示接地回路編號(hào),將故障范圍縮小到具體某一支路,為檢修人員查找節(jié)省一定時(shí)間[10]。

        以上2種故障查找方法均有一定的缺點(diǎn),瞬間拉路法雖操作簡(jiǎn)單,無需其它輔助設(shè)備,但盲目性比較大,沒有明確范圍,在反復(fù)進(jìn)行拉合試驗(yàn)時(shí),易造成設(shè)備損壞,存在安全隱患;絕緣監(jiān)測(cè)裝置雖能在母線支路上鎖定有效故障范圍,但無法監(jiān)測(cè)支路以下回路故障范圍,仍給檢修人員造成一定困難。同時(shí),此類裝置抗分布電容干擾性差,造成誤報(bào),存在檢測(cè)精度不高等問題。

        鑒于傳統(tǒng)故障查找方法查找用時(shí)長(zhǎng)、精準(zhǔn)度低,變電站引入了一種新型直流接地故障定位儀,該定位儀可以精準(zhǔn)查找接地故障點(diǎn),有效消除故障,確保變電站直流系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行。

        2 直流接地故障新型查找方法

        2.1 新型直流接地故障定位儀工作原理

        該故障定位儀由2臺(tái)裝置組成:1臺(tái)為直流母線監(jiān)測(cè)與信號(hào)發(fā)生器;另1臺(tái)為支路檢測(cè)或接地點(diǎn)查找信號(hào)接收器(電流鉗)。當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí),信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生超低頻直流檢測(cè)信號(hào),電流鉗可在接地點(diǎn)處接收超低頻直流檢測(cè)信號(hào),達(dá)到接地故障點(diǎn)查找目的,接地電阻越小,電流鉗接收檢測(cè)信號(hào)輸出幅度越大。

        具體使用方法:在支路檢測(cè)中,首先利用儀器判別接地極性,若為正接地,可在正極與地之間裝設(shè)信號(hào)發(fā)生器;若為負(fù)接地,可在負(fù)極與地之間裝設(shè)信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)發(fā)生器裝設(shè)完畢后,可在直流各分支回路移動(dòng)電流鉗以查找故障接地點(diǎn)。檢測(cè)信號(hào)的強(qiáng)弱與接地電阻成反比,電阻越小,電流鉗接收到的檢測(cè)信號(hào)越強(qiáng)。

        2.2 現(xiàn)場(chǎng)案例

        2018年4月12日,某110 kV變電站報(bào)“直流接地”信號(hào),直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置顯示:“直流系統(tǒng)正極接地;101Z支路發(fā)生接地故障”。該變電站直流系統(tǒng)接線如圖2所示,直流母線引出8條支路,其中101Z支路為110 kV I段控制電源,且110 kV I段設(shè)備屏頂小母線又引出8條支路,直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置雖報(bào)101Z支路發(fā)生接地故障,但無法確認(rèn)具體支路回路的故障點(diǎn),給查找?guī)硪欢ǖ睦щy。

        現(xiàn)場(chǎng)檢修人員利用新型直流接地故障定位儀后,在15 min內(nèi)便查到了故障點(diǎn),具體過程如下:

        (1)根據(jù)故障信號(hào)提示,檢修人員用萬用表測(cè)直流母線正極對(duì)地電壓0 V,負(fù)極對(duì)地電壓-230 V電壓。確定正極接地后,檢修人員將信號(hào)發(fā)生器接至正極母線與地之間,手持電流鉗夾在101 Z支路正極線路上,電流鉗顯示19,證明101 Z支路存在接地現(xiàn)象。

        圖2 某110 kV變電站直流系統(tǒng)分配

        (2)確定101 Z支路后,檢修人員利用電流鉗從201 Z至208 Z支路依次查找,201 Z至207 Z均顯示2,證明這7條回路正常。

        (3)在208 Z 1號(hào)保護(hù)測(cè)控屏內(nèi),繼續(xù)上述方法,最終查到戶外1號(hào)主變有載調(diào)壓端子箱內(nèi)1根濾油機(jī)線路正極接地,故障消除后后,直流接地信號(hào)消失。

        3 效果評(píng)價(jià)

        (1)經(jīng)過實(shí)踐檢測(cè),采用新型直流系統(tǒng)接地故障定位儀后,變電站直流系統(tǒng)查找故障時(shí)間由原來2 h縮短至30 min。從2018年4月至2019年6月,寧夏吳忠地區(qū)共發(fā)生直流接地36起,利用新型直流系統(tǒng)接地故障定位儀快速準(zhǔn)確查找故障成功率為100%。

        (2)新型直流系統(tǒng)接地故障定位儀產(chǎn)生的是低頻直流信號(hào),對(duì)直流系統(tǒng)分布電容及電磁干擾抑制能力較強(qiáng),不會(huì)發(fā)生誤報(bào),同時(shí)采用微電腦進(jìn)行軟件濾波算法,精度高,定位準(zhǔn)確性大大提高。

        (3)采用新型直流系統(tǒng)接地故障定位儀,不需要對(duì)直流系統(tǒng)中各負(fù)荷進(jìn)行停電處理,只需電流鉗監(jiān)測(cè)電流即可,大大提高了直流供電的可靠性,降低了安全隱患。

        4 結(jié) 論

        (1)對(duì)直流系統(tǒng)故障產(chǎn)生原因、故障類型及故障危害進(jìn)行了分析,直流系統(tǒng)對(duì)于變電站安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要,應(yīng)及時(shí)處理,避免影響變電站直流系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行。

        (2)介紹了傳統(tǒng)和新型直流接地故障查找原理及方法,并對(duì)2種方法進(jìn)行比較,通過實(shí)際案例驗(yàn)證了直流接地故障新型查找方法的優(yōu)越性。

        (3)新型直流系統(tǒng)接地故障定位儀在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中,性能穩(wěn)定,準(zhǔn)確率高,為檢修人員查找直流接地故障提供了技術(shù)支持,保證了變電站安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

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