变电站110V直流系统两起直流接地分析处理

发表时间:2020/12/29   来源:《中国电业》2020年第·21期   作者:张文鹏 秦先坤
[导读] 查找直流接地始终是困扰现场员工的主要问题。
        张文鹏  秦先坤
        南方电网超高压输电公司柳州局  广西柳州  545000
        摘要:查找直流接地始终是困扰现场员工的主要问题。直流接地没有接死,在装置带电的状态下难以查找,就算借助便携式仪器也没用;对高电压级别的装置用拉路选取的方式很难实行,通常不会允许临时申请退保护。由此,此次两件直流接地事件的分析,给解决这种直流接地带来了依据与参考。
关键词:变电站;110kV系统;直流接地;分析处理

        变电站中直流系统极易受到诸多因素影响而出现直流接地问题。通常直流系统出现一点接地时,并没有任何危害,但是需要及时处理,否则会成为两点接地,导致信号、保护与控制回路出现误动和拒动,熔断器断开、直流系统异常等现象。所以,出现直流系统接地问题时,如何迅速、精准的找出接地点,及时处理,让直流系统稳定运转,是技术人员必须分析与把握的难题。
1、概述
        2015年8月20日10时40分,某变电站后台监控器报一段直流屏绝缘基本运行状态、一段直流屏控母一段电压故障动作、一段直流屏1#正母线绝缘运动、一段直流屏控母一段正母线绝缘减少运动等信号,通过检查得知35所选择型号是3UA5900的1西热保护继电设备,F1一对开接点的顶端绝缘是0.716千欧,拆卸J701线后绝缘变得正常。
        2016年4月22日9时51分,某变电站运维者了解到直流绝缘监察设备传出直流接地报警信息,现场检查得知52小室直流母线一段正极的对地绝缘是6.6V,支路绝缘异常选取是第14路[1]。运维者逐一检验52防护小室5062短路设备保护屏、5062开关位置子箱、汇控箱以及开关机构箱中都没有发现明显故障。通过查询图纸后,大致判定5062短路设备第1路操作回路编码是101的导线绝缘有故障。开挖以后得知这段导线有损坏,雨水渗漏引起直流接地。选择现场晾晒、包扎保护受损导线、防渗处置后直流系统一段正极接地故障彻底解决,正负极对地绝缘得以复原。
2、直流接地主因
        直流系统布置范围大、裸露位置多、导线多且很长,因此极易受自然环境、气候条件以及人为因素的干扰,令部分绝缘薄弱配件绝缘下降,甚至损坏绝缘层引起直流接地。出现异常的原因是:
        (1)二次回路、二次装置绝缘材料不达标、绝缘能力低,或常年失修、极度老化,或有一些损伤问题,比如磨损、砸伤、扭伤以及过流造成的烧坏等。
        (2)直流系统、电气装置与二次回路所在环境比较污秽或处在阴雨、潮湿环境下运转,严峻的工作环境令电气装置对地绝缘大大降低,容易引起直流接地[2]。比如在大雨环境下,雨水飘进没有封闭严密的室外二次接线箱,令接线桩头与外壳导通在一起,造成接地故障。
        (3)小动物爬进或小金属配件掉在组件上引起直流接地问题,如老鼠、蟑螂等小动物爬进带电线路;在二次回路上运行时,金属部件落在有电的直流线路上,导致直流线路和金属屏短接引起接地;二次线绝缘层极易受到运动配件的磨伤,就引起直流接地。
        (4)电气装置与二次回路因为设计、安置和运维不科学或错误,能出现平常很难发现的潜在接地问题[3]。

具体情况包括:二次回路的有电端加固不牢靠和断线,由于装置受到震动与人为误碰等原因,引起直流接地异常;在二次接线过程,导线芯的一端连接于端子上运转,另一端被误看作是备用芯或是没有电而使之外露在铁件上,引发接地;直流带电装置和接地装置或交、直流带电装置之间绝缘距离因为设计与安装的尺寸,当有电装置或直流线路产生过电压时,会把空隙击穿,引起直流接地。
3、查找与解决直流系统接地问题
        当变电站中110kV直流系统出现直流接地问题时,要快速查找,准确找到接地点,及早解决故障。
        第一,查找以前要了解接地现象的极性,研究故障出现的原因是否和天气相关,站内有没有人工作,装置有没有运行。如果站内二次回路运转,或有元件检修测试,要立刻暂停。拉开其运转电源,检查接地信号有没有消失。
        第二,寻找直流接地问题的方法是,存在微机多路绝缘监控设备时,能直接判定实际的馈线路数;如果没有设置多路绝缘监控设备,也能够采取“瞬停法”查找,如果条件允许选择瞬间断开某个回路(在断开各独立直流线路时断开时间不能超出3秒,无论线路是否接地都要合上),检查绝缘监察设备的信号、指针有没有消失[4]。如果消失,就表示故障点处于这一回路上,若不消失,表示该回路也许正常。接着逐一切断其余可以切断的回路展开查找。主要原则是:先有较大问题的分路,后没有明显问题的分路;先指令回路与照明回路,再作业回路;先室外,再室内;先不关键的,再关键的;先备用装置,再运行装置;先新投用装置,再已运转多年的装置。
        第三,针对金属性接地问题的查找:基于绝缘监测器和拉回路法然后配上万用表,通常能够精准发现故障点。
        第四,针对非金属性接地或是接地点间断的查找,是当前寻找直流系统接地问题最困难的现象之一,针对这种接地故障,唯有通过紧密监视,了解接地报警指令传出时的异常状况,再研究直流控制线路图。由于这些故障指令是转瞬即逝的,解决故障的员工要充满经验,方可快速而精准发现故障点。
        第五,在检查直流接地问题时,经常找不出接地点在哪一系统上或产生接地点转移的情况。主要原因在于直流接地出现在充电器、蓄电池自身及直流母线上,能够选择倒闸,打开充电器的并联倒闸,以分网法缩减查找范围[5]。就现场运维状况来说,蓄电池通常应用超过6年就会产生运行故障,如极易减退、迅速消失容量、外表膨胀等问题。运维部门要定时做好防雨、防潮以及防异物常规检查工作,找到问题及时解决;施工方要严格管理施工质量,且对回路展开绝缘测试;运维者进一步增强认识,归纳经验,彻底查处接地故障等。
4、结束语
        综上所述,变电站内110kV直流系统接地问题极大影响着系统安全可靠运转,所以准确把握直流接地问题的查找与解决方法是十分重要的。目前查找直流接地大都凭借实践及经验,精晓直流线路系统运维措施,熟练把握迅速查找与解决直流接地问题的经验办法,有助于及时解决故障,以确保设备安全运转及其电力系统可靠运行。

参考文献:
[1]李俊. 变电站内直流系统设计及其故障研究[D].华北电力大学(北京),2017.
[2]武志松,戴瑞成.智能变电站电源一体化系统直流电源电压分析[J].电气应用,2015,34(S2):180-184.
[3]于宏芳.直流电源系统稳定运行的检测与维护技术研究[J].电子技术与软件工程,2015(09):129.
[4]邹成,师天杰.水电站典型直流接地故障的处理及直流系统接地故障查找分析[J].甘肃科技,2011,27(19):76-78.
[5]尚晋. 变电站直流电源系统的设计与可靠性研究[D].华南理工大学,2010.
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