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变电站直流系统接地故障的分析与防范

发布日期:2016-01-13    来源:作者:龚宁 单位:上海送变电工程公司      点击数:22353

       直流系统是变电站的核心设备之一,变电站的直流电源部分由蓄电池组、充电设备、直流屏等设备组成,为变电站的控制、信号、继电保护、自动装置、远动通讯装置等提供可靠的直流电源,并提供事故照明电源。它还可为操作提供可靠的操作电源。直流系统的可靠性是保障变电站安全运行的决定性条件之一。
       一、直流系统故障接地的原因分析
       变电站直流系统所接设备多、回路复杂,在长期运行过程中会由于环境改变、气候变化、电缆以及接头的老化,设备本身问题等原因,使某些绝缘薄弱元件绝缘降低,发生直流系统接地。特别在变电站建设施工中或扩建过程中,由于施工及安装的种种问题,难以避免的会遗留电力系统故障的隐患,直流系统更是一个薄弱环节。
       分析直流接地的原因有如下几个方面:
       1、二次回路绝缘材料不合格、绝缘老化、绝缘性能降低等;
       2、雷雨季节,直流二次回路中的正电源或负电源对地绝缘电阻下降,从而形成接地;
       3、全封闭开关柜小母线因热胀冷缩等原因变形弯曲接触到开关柜体造成直流接地;
       4、小动物爬入或小金属零件掉落在元件上造成直流接地故障;
       5、因施工工艺不严格,造成直流回路出现裸线、线头接触柜体等,引起接地。
       二、直流系统故障接地对电力系统产生的影响
       直流接地故障中,危害较大的是两点接地,可能造成严重后果。直流系统发生两点接地故障.便可能构成接地短路,造成继电保护,信号、自动装置误动或拒动,或造成直流保险熔断,使保护及自动装置、控制回路失去电源。
       由于直流系统网络连接比较复杂,其接地情况归纳起来有以下几种:按接地极性分为正极接地和负极接地,按接地种类可分为直接接地和间接接地。正极接地可能导致断路器误跳闸:由于断路器跳闸线圈均接负极电源,故当发生正接地时可能导致断路的跳闸;负接地可能导致断路器的拒跳闸。
       1、直流正极接地,有使保护及自动装置误动的可能。因为一般跳合闸线圈、继电器线圈正常与负极电源接通,若这些回路再发生一直接地,就可能引起误动作。两点接地还可能造成误合闸,误报信号;
       2、直流负极接地,有使保护自动装置拒绝动作的可能。因为跳、合闸线圈、保护继电器会在这些回路再有一点接地时,线圈被接地点短接而不能动作。直流回路短路电流会使电源保险熔断,并且可能烧坏继电器接点,保险熔断会失去保护及操作电源。两点接地开关也可能合不上。
       变电站的直流系统是由蓄电池组与浮充电装置并联供给直流负荷的运行系统,主要是为控制回路、信号回路、继电保护自动装置、断路器分合操作等提供可靠稳定的不间断电源。由于分支网络多、所接设备多等因素构成了庞大而复杂的直流电源网络,分为主母线、小母线、层层分布,回路复杂、单线交错、双线交错,客观上增加了查找直流接地故障的难度。
       三、直流系统接地故障的处理
       1、直流接地选线装置监测法
       这是一种在线监测直流系统对地绝缘情况的装置。该装置的优点是能在线监测,随时报告直流系统接地故障,并显示出接地回路编号。缺点是该装置只能监测直流回路接地的具体接地回路或支路,但对具体的接地点无法定位。技术上它受监测点安装数量的限制,很难将接地故障缩小到一个小的范围。而且该装置必须进行施工安装,对旧系统的改造很不便。
       2、利用仪器查找直流接地故障的定位法
       近几年由于微机保护的应用和综合自动化的发展,过去“拉回路”“断保险”查找直流接地的方法,已经不能适应电力系统一、二次回路在安全性方面的要求。发电厂和变电站的扩建,使得二次回路越来越复杂,系统本身已存在大量事故隐患,通过拉回路查找直流接地可能导致更大的事故。
       近年来出现了各种电子式直流接地故障探测仪和自动报警装置,具有灵敏系数高和自动巡检功能。该类装置的特点是无需断开直流回路电源,可带电查找直流接地故障。完全可以避免再用“拉回路”的方法,极大地提高了查找直流接地故障的安全性。而且该装置可将接地故障定位到具体的点,便于操作。
       四、施工、改造及运行维护中减少直流接地的方法
       1、加强工作班成员的技术培训,增强责任心,施工、改造中提高施工工艺和工作质量。
       2、加强断路器、隔离开关、手车等一次设备的运行维护管理,严格执行断路器、隔离开关等具有机械传动部分设备的操作规程,避免因操作不合理造成接地故障。对手车开关的活动部位采取措施提高其因其随手车活动引起接地。
       3、加强直流系统特别是蓄电池系统的巡视和日常维护,对直流系统要按照巡视周期认真巡视,对直流系统中的充电机、直流母线、蓄电池等做好日常维护,保持蓄电池的清洁,对极板的渗液及时处理,并加涂凡士林。
       4、加强直流控制电缆的检查维护和二次线的清扫保持二次线的清洁,防止积尘过多。加强对运行年限长的设备的维护,对绝缘老化,已不能满足对地绝缘电阻要求的控制电缆和有关二次设备及时更换。对室外容易发生直流接地的端子箱、瓦斯接线盒和刀闸辅助接点接线盒等做好防雨措施,防止潮气浸入,使端子锈蚀。
       5、做好端子箱等处的封堵检查做好端子箱、机构箱、电缆沟、主变瓦斯接线盒等处的封堵检查,防止小动物爬入或小金属零件掉落在元件上造成直流接地故障。