變電站直流係統接地故障危害與檢測方法

前言：
　　直流係統是給變電站各類信號設備、保護、自動裝置、事故照明、應急電源及斷路器分、合閘操作提供直流電源的電源設備。直流係統是一個獨立的電源．它不受係統運行方式的影響，在外部交流電中斷的情況下，保證由後備電源蓄電池繼續提供直流電源的重要設備。直流係統是變電站的一個重要組成部分，直流係統可靠運行是電網安全、穩定、連續運行的保證。由於直流係統幾乎遍布變電站的所有角落，且部分地方運行環境比較惡劣，直流係統接地故障在變電站中經常發生，對於運行環境差，運行時間長的設備，發生故障的機會更多，而且往往會同時出現幾個接地點，查找起來顯得非常困難。
　　1變電站直流係統接地的危害
　　直流係統發生一點接地不影響直流係統的正常工作，但可能會使保護裝置誤發信號，嚴重的還會造成斷路器誤動。直流係統發生一點接地長期運行易發展形成兩點接地，而直流接地故障中，危害較大的是兩點接地，可能造成嚴重後果。直流係統發生兩點接地故障，便可能構成接地短路，造成繼電保護、信號、自動裝置誤動或拒動，或造成直流保險熔斷，使保護及自動裝置、控製回路失去電源。在複雜的保護回路中同極兩點接地，還可能將某些繼電器短接，不能動作於跳閘導致越級跳閘。
　　1.1直流係統兩點接地的危害
　　1.1.1直流正極接地，有使保護及自動裝置誤動的可能。因為一般跳合閘線圈、繼電器線圈正常與負極電源接通，當發生係統正極接地時，正極經過大地，構成回路，就可能引起誤動作。如圖1：直流接地發生A、B兩點時，將1LJ、2LJ接點短接，使ZJ誤動作跳閘。A、C兩點接地時，ZJ接點被短接而誤動作跳閘。A、E兩點接地會造成RD熔絲熔斷。同理，兩點接地還可能造成誤合閘，誤報信號。
　　1.1.2直流負極接地，有使保護自動裝置拒絕動作的可能。因為跳、合閘線圈、保護繼電器會在這些回路再有一點接地時，線圈被接地點短接而不能動作。同時直流回路短路電流會使電源保險熔斷。並且可能燒壞繼電器接點，保險熔斷會失去保護及操作電源。如圖1所示：直流接地故障發生在B、E兩點，ZJ線圈被短接，保護動作時ZJ不能動作，開關將不能跳閘且保險將會熔斷。D、E兩點接地時，TQ線圈被短接，保護動作時及操作時開關拒跳，同理，兩點接地開關也可能合不上。
　　1.2直流係統一點接地的危害
　　現在隨著微機保護和監控裝置的廣泛應用，由於每套微機保護和監控裝置源模塊對地都接入抗幹擾電容及近年來變電站的自動化改造時經常把原來的非屏蔽電纜更換為屏蔽電纜，站內直流係統對地電容大大增加。下麵以實際發生過的直流係統單點接地造成斷路器跳閘的實例進行分析一點接地的危害。下圖2所示為直流檢測裝置附加站內係統對地電容以後的原理圖，即電容Cl、C2大大增加。直流係統正常時，正、負極對地絕緣電阻基本相等，正極對地電位為+110V（220V的直流係統），負極對地電位為-110V，Cl、C2充有110V電壓。當發生如圖所示單點直流接地時，原來的電路平衡破壞，Cl電容通過跳閘線圈TQ充電，形成I1電流，C2電容通過跳閘線圈TQ放電，形成I2電流，Cl、C2充放電電流合流為Id，直接作用於跳閘線圈，就有可能造成斷路器跳閘。

　　2、直流接地的概念及產生的原因
　　由於直流電源為帶極性的電源，即電源正極和電源負極。交流電源是無極性電源，電力係統交流電源有一個真正的“地”，這個地也是電力係統安全的一個重要概念。為了係統安全，變電站、發電廠所有設備的外殼都會牢牢的接在這個“地”，而且希望其阻抗越低越好。直流電源的“地”並不是實際接地，僅僅是個中性點的概念。如果直流電源係統正極或負極對地問的絕緣電阻值降低至某一整定值，這時我們稱直流係統有正接地故障或負接地故障。直流係統分布範圍廣、外露部分多、電纜多、且較長。所以，很容易受塵土、潮氣的腐蝕，使某些絕緣薄弱元件絕緣降低，甚至絕緣破壞造成直流接地。分析直流接地的原因有如下幾個方麵：
　　(1)、控製電纜線芯細，機械強度小，一旦受到外力作用，容易造成損壞；二次回路絕緣材料絕緣性能低、絕緣材料不合格、絕緣性能低，或年久失修、嚴重老化。或絕緣材料存在某些損傷缺陷、如磨傷、砸傷、壓傷、扭傷或過流引起的燒傷等。
　　(2)、環境因素造成接地也是一種常見的情況。如雨天或霧天可能導致室外的直流係統絕緣降低引發直流接地。室外端子箱、瓦斯接線盒進水引發直流接地；二次回路及設備嚴重汙穢和受潮、接地盒進水，使直流對地絕緣嚴重下降。
　　(3)、小動物爬入或小金屬零件掉落在元件上造成直流接地故障，如老鼠、蜈蚣等小動物爬入帶電回路；某些元件有線頭、未使用的螺絲、墊圈等零件，掉落在帶電回路上。
　　(4)、設備安裝中留下的隱患，如電纜有接頭以及交、直流公用一根電纜現象。
　　(5)、因工作人員疏忽造成的接地。如在帶電二次回路上工作將直流電源誤碰設備外殼，造成直流瞬間接地。另外，檢修人員檢修質量的不良也會留下接地隱患，如室外設備未加防雨罩、二次回路接線裸露、誤將控製電纜外皮絕緣損傷等。
　　(6)、插件內元件損壞引起接地。為抗幹擾，插件電路設計中通常在正負極和地之間並聯抗幹擾電容，該電容擊穿時引起直流接地。
　　3直流接地故障處理的原則
　　3.1故障處理的原則
　　直流係統接地故障處理的一般原則是：
　　(1)處理故障過程中嚴禁二次回路有人工作，查找和處理必須由兩人及以上同時進行，處理時不得造成直流短路和另一點接地，造成故障的進一步擴展。做好具體安全措施，避免處理過程中造成保護誤動作。
　　(2)故障判斷先微機後人工、先外後內、先次後重、先信號再控製。即在故障處理時先依據直流係統的絕緣監察裝置查詢到的故障支路去檢查。如果沒有絕緣監察裝置或發現絕緣監察裝置提供的判斷有誤則再人工進一步查找。故障點查找的範圍一般先考慮室外，室外受環境影響比較大，室外排除了再找室內。在回路方麵先檢查對安全影響較小的信號回路，然後才是控製回路，采用拉回路的方法時，要先拉次要的負荷回路，再拉重要回路。
　　（3）查找使用儀表內阻不低於2kΩ/V,禁止用燈泡查找接地。
　　（4）順停法拔插直流熔斷器或者空氣開關時應經調度同意，且避免在高峰負荷時進行。