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摘要:直流系统是变电站系统中的重要部分,它应保证在任何事故情况下都能可靠和不间断地向其用电设备供电。因此变电站直流系统接地故障分析和处理具有重大意义。110KV变电站的直流系统为控制装置,保护装置,信号和自动装置提供电源,由于直流系统为浮空的不接地系统,如果发生两点接地,就可能引起上述装置误动或者拒动,从而可能会引起重大事故,影响整个电网的正常运行。本文简单分析了直流系统的接地故障的危害及处理以及处理时的注意事项。
关键词:110KV变电站,直流系统,接地故障
1.110KV变电站直流系统接地概述
变电站直流系统接地指的是系统正负极对地绝缘电阻的阻值降低到某一限定值,其中对地指的是一种中性点概念。直流系统包括多个电力设备,接线也相对复杂,在长时间的运行过程中,由于系统、设备自身因素以及外部环境因素的影响,容易导致接地故障的发生。将所有导致变电站直流系统接地故障的原因归纳起来,可以总结为以下几个方面:(1)系统设备自身遭受损坏,包括变电站二次设备破损、绝缘老化等。(2)自然天气因素。由于雨雪等天气,室外的直流系统绝缘性能下降,最终导致直流系统接地。(3)在变电站直流系统运行过程中,工作人员操作不当或疏忽大意,导致直流系统出现接地故障。(4)小金属、动物等落到变电站直流系统外部裸露的元件上,造成直流系统接地。
不同的直流系统接地类型对变电站运行造成的影响不尽相同。根据接地的极性,可以将其分为正接地与负接地两种;根据接地的种类可以将其分为全接地与直接接地;根据接地点的数量,又可以将其分为多点接地、单点接地、绝缘接地以及环路接地四种。其中,在众多接地事故中,两点接地造成的危害较为严重。如果直流系统发生一点接地,对变电站二次回路造成的影响很小,然而如果发生两点接地故障,就很容易导致信号反馈不准确、综保误动、自动装置拒动等事故,甚至会直接将直流保险丝熔断,对直流系统造成严重的影响,并逐渐扩大故障的范围。因此,变电站运行人员接到系统检测反馈到的报警信号后,应该迅速地进行判断,尽可能地采取相应的措施进行处理,确保变电站安全稳定地运行。
2.110KV变电站直流系统接地故障的处理原则
2.1处理原则
在故障判断过程中,需要坚持“先微机后人工、从外到里、从次到重、先信号后控制”的原则。也就是说在故障处理过程中,首先应该根据直流系统绝缘监察装置查询到故障支路进行检查。确定绝缘监测装置、绝缘监察装置提供的判断正确,然后人工进行故障查找。在故障点的确定过程中,需要从室外到室内,只有排除了室外才能进行室内故障排除。
2.2处理步骤
①定位到总路空气开关
目前直流屏上都安装有微机直流绝缘检测仪,发生直流接地时,绝缘检测仪会报出是哪一极(正极还是负极)接地、接地电阻是多少,随后会报出接地支路号,根据支路号就可将接地点定位到总路空气开关。
②定位到分路空气开关
用内阻不低于2000Ω/V万用表或电压表在直流屏监视接地极母线对地电压,然后退出绝缘检测仪。根据现场标示和相关图纸,找出总路空开下级串接的所有空气开关(或熔断器),按照先信号后控制、先室外后室内的原则排出拉路顺序。
2.3找出接地的确切位置和确切原因
①按室内、室外分段查找
现场统计资料显示,运行中变电站出现的直流接地点绝大部份在室外,所以分段查找时,重点还是查室外部分。可以先将本回路涉及的二次设备接线盒一一打开,仔细检查,看盒内有无积水、有无潮气、有无电缆头破损进水、有无芯线绝缘皮裂口、有无动物巢穴、有无接线脱落、有无备用芯搭铁等等,或许会发现接地点并做出相应处理。
②室外接地点查找
接地点位于场地电缆和电缆对侧回路中时,解开端子箱到开关机构箱直流电缆所有电缆芯,用摇表在端子排测量接地极绝缘电阻,若绝缘恢复,说明接地点在本电缆和开关机构二次回路中。若绝缘没有变化,说明接地点位于端子箱引出电缆和电缆对侧回路中(如刀闸辅助接点)按上述方法解开电缆芯对回路进一步分段,摇测绝缘,接地点就限定在开关机构箱、刀闸操作箱、或控制电缆中,用摇表对箱内直流回路的每一根接线摇测绝缘,接地点就限定在几根二次线中,再仔细观察,反复触摸,就可发现接地点。
③室内接地点查找
接地点位于保护屏内时,依次拔出装置插件,测量端子排接地极对地绝缘电阻,若绝缘恢复,说明接地点就在对应插件中。若绝缘没有变化,说明接地点位于保护屏端子排、端子排引出屏间直流电缆和屏内布线中,用摇表对屏内直流回路的每颗接线端子摇测绝缘,找出接地的那几颗端子,对端子金属部分、连接线部分仔细观察,反复触摸,找出接地点。
3.变电站直流系统接地故障的处理措施
3.1概率法判断接地故障
概率法是一种传统的较为实用的方法,根据直流系统接地时特定的环境或现场实际,寻找最有可能接地的位置。如前文所述直流接地的原因,若故障发生时气候条件恶劣,如出现雨、雪、冰等恶劣天气,应首先检查室外机构箱、端子箱、刀闸辅助切换装置、瓦斯继电器,这些部分有可能因为封闭不严或者没有除湿系统造成绝缘破坏。
3.2拉路法判断接地故障
拉路法也称“瞬时停电法”,拉路法就是通过对直流系统中各个馈线进行依次、分别、短时间的切断,来确定故障点的具体位置。如果切除某一直流回路时,接地故障消失,则说明接地故障发生在该馈线回路中,然后依然采取拉路法,依次对该馈线回路的各个支路进行监察,判断接地故障发生在哪一支路。
拉路法应该注意:每次断开时间不得超过3s,无论是否接地均应马上合上,若断开的是保护或自动装置的电源,应该采取防止该类设备误动的安全措施,例如向调控中心申请退出保护和自动装置等。
拉路的顺序为:先室外设备后室内设备;先信号、照明回路后操作、控制回路;先查新投运设备查运行设备。当确定接地发生在哪条支路上后,应该将该支路的环网解开,通过拆端子及取下保险的方式来判断和寻找接地点。
4.实例分析
2013年8月暴雨后,某市110kV变电站监控报直流接地故障,故障内容为“#1直流系统接地故障”、“#2直流系统接地故障”,+KM电压降为10V,-KM电压升至110V,检查后确认是#1直流系统的接地故障。
由于该站配置有WJY-3000绝缘监测装置,但通过“支路检查”功能,均无法返回接地选线的结果,同时便携式直流接地定位装置也无法实现定位。
经反复排查,发现是由于某几条10kV间隔的线路采用了环路供电的方式,也就是从#1和#2直流电源来的两个空开都合上了,将其中一路直流电源拉开后,再通过绝缘监测仪定位出故障支路为10kV电容器。
由于本次故障发生在大雨之后,极有可能是开关柜进水造成,所以从10kV电容器开关柜处开始查找故障,逐个拉开各个直流回路,测量直流电压,当打开某条回路后直流电压恢复正常110kV,说明故障就在此处,最后经过核查电缆,发现该电容器接地刀闸的操作机构箱已严重进水,造成了电缆控制回路的正接地。
结语:
在变电站运行过程中,直流系统接地故障无法真正避免,只能通过采取有效措施降低接地故障发生的可能性。在接地故障发生时,应在第一时间采用先进的故障查找技术,判断故障性质以及发生的具体地点,同时采用有效的处理措施进行安全防护。在日常变电站运行过程中,还需要加强对直流系统的巡查与维护,定期对直流系统绝缘进行测量,确保变电站直流系统运行的安全与稳定。
参考文献
[1]李伟梁.变电站直流系统改造的讨论[J].大众科技.2004(03).
[2]顾宁.浅谈变电站直流系统优化[J].广东科技.2010(10).
[3]陈鹏.概述变电站直流系统接地故障及处理方法[J].科技技术,2013,32(7):564-565.
[4]耿星.变电站直流系统接地故障查找与处理思考[J].电力建设,2013,28(1):238-239.