直流系統接地的排除與防范

變電站常用的直流系統有220V和110V兩種。當絕緣正常時(shí)，直流系統正負極對地電壓平衡;而當發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，由于直流系統本身是不接地系統，正負極電壓正常，二次設備運行仍然可以運行，但因為電容電流的存在，即使是一點(diǎn)接地，也可能造成開(kāi)關(guān)誤動(dòng)。當發(fā)生第二點(diǎn)接地時(shí)，開(kāi)關(guān)誤動(dòng)或者是直流回路短路的幾率更大。在日常的工作中應做好防止發(fā)生直流接地故障的措施，發(fā)生直流接地故障時(shí)應盡快排查，消除故障。

一、直流監測儀的工作原理

傳統的直流系統接地監測是利用不平衡橋原理來(lái)檢測接地故障，如圖1所示。正常時(shí)，正負極對地電壓平衡，繼電器不會(huì )動(dòng)作;假設負極接地，通過(guò)大地連通，使繼電器動(dòng)作，發(fā)去接地信號。

目前大多數絕緣監測儀分成常規監測和支路監測兩個(gè)階段工作。常規監測是實(shí)時(shí)監測直流母線(xiàn)對地電壓，當絕緣下降到相應定值時(shí)發(fā)信報警，同時(shí)啟動(dòng)支路監測，向外發(fā)去低頻信號，若為支路接地，其支路上的互感器應感應到低頻信號，將此信號送回監測儀計算出接地阻抗，再分離出阻性和容性電流，即可計算出該支路的接地電阻和接地電容值。

二、直流接地故障的排查方法

1. 工作前準備

首先準備好以下儀器，能確保安全和提高排查的速度。萬(wàn)用表(內阻不少于2kΩ/V)、絕緣搖表(1kV)、變電站直流系統網(wǎng)絡(luò )圖、鉗表、直流接地故障查找儀。

直流接地故障查找儀的工作原理是在直流母線(xiàn)上與大地間加入高頻交流電壓，使高頻電流經(jīng)接地點(diǎn)。

鉗表用來(lái)測量各分支回路，如檢測到有高頻信號，即該回路是接地回路，沿回路跟蹤即可找出故障點(diǎn)。

變電站直流系統網(wǎng)絡(luò )圖繪出了直流各個(gè)分支的走向、環(huán)網(wǎng)刀閘的具體位置和環(huán)網(wǎng)狀態(tài)等，為繼保人員、運行人員提供直觀(guān)的、清晰的直流系統網(wǎng)絡(luò )情況，對于提高事故搶修效率，快速排除故障，以及運行人員的正確快速的事故處理十分重要。

2.排查方法

(1)排除思維

查找過(guò)程始終采用排除思維，首先確定故障的大范圍，然后逐步縮小范圍進(jìn)行排查。

可以根據現場(chǎng)的天氣情況、變電站內是否有其他班組工作、變電站監控信息、運行人員反映信息等情況進(jìn)行排查。如果是雨雪天氣，就可考慮故障是否存在于戶(hù)外設備，包括戶(hù)外端子箱、接線(xiàn)盒、戶(hù)外的儀表。監控系統的信息也可以作為判斷信息。比如接地故障發(fā)生的時(shí)間正好與某開(kāi)關(guān)合閘(或分閘)的時(shí)間相差很近，則該開(kāi)關(guān)控制回路應重點(diǎn)檢查。目前采用最多的是拉路法和使用直流接地查找儀排查的方法，兩者也是排除思維。使用直流接地故障查找儀，比較簡(jiǎn)單方便，但是直流接地故障查找儀有時(shí)會(huì )因為接地電容過(guò)大造成誤判，另外其輸出信號過(guò)強也使直流波紋系數超標，影響保護和自動(dòng)裝置的運行，在一些特殊情況下可能會(huì )造成開(kāi)關(guān)誤動(dòng)。我們在使用直流接地故障查找儀應檢查儀器是否會(huì )影響運行中的保護，才能使用。否則建議還是使用拉路法。因為拉路法是最基本、最經(jīng)濟的方法，其安全性也是可控的。有些接地故障采用拉路法，效率會(huì )更高。因此下面將對拉路法的使用和注意事項做詳細介紹。

(2)拉路法介紹.

拉路法的原則是先拉非重要負荷，比如事故照明、信號電源、通訊電源等，再拉重要的負荷，如保護控制電源、切換電源、遙控電源、自動(dòng)裝置電源等。切換蓄電池組來(lái)排除是電源屏接地還是外部回路接地也屬于拉路法。

將拉路法分為逐一拉路法和全部拉路法。

傳統的逐一拉路法是逐個(gè)將饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)退出(退出時(shí)間不得超過(guò)3秒)，判斷后立即恢復饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)，但也不能太快，太快了會(huì )造成對回路元件的沖擊，造成元件損壞。該法優(yōu)點(diǎn)是對重要設備停電時(shí)間少，縮短了設備失去保護的時(shí)間;缺點(diǎn)是不能排除某些接地故障，如故障回路存在寄生回路、不同間隔發(fā)生多點(diǎn)接地、環(huán)路供電回路發(fā)生接地等情況。

全部拉路法是將饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)逐個(gè)拉開(kāi)，暫時(shí)不恢復，直到切除故障點(diǎn)使系統正常后，才逐個(gè)恢復饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)，這樣可以排除因為寄生、多點(diǎn)接地、環(huán)路供電方式造成判斷困難的問(wèn)題，同時(shí)也能區分是電源屏接地還是其外部回路接地的故障。實(shí)際操作時(shí)，先將非重要負荷的饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)逐個(gè)退出，如果故障還未排除，不再恢復，再切重要負荷的饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)，直到系統電壓恢復正常?；謴蜁r(shí)，先恢復重要負荷饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)，在恢復過(guò)程繼續檢測系統電壓，如果系統又接地，說(shuō)明剛恢復的饋線(xiàn)間隔也存在接地點(diǎn)。這方法既可以排除寄生問(wèn)題、多點(diǎn)接地故障以及環(huán)路供電方式的回路故障，也清楚判斷是電源屏接地還是外部回路接地。缺點(diǎn)是設備失去保護的時(shí)間比逐一拉路法的時(shí)間長(cháng)。

(3)確定間隔后的排查方法

確定某個(gè)饋線(xiàn)間隔存在接地點(diǎn)，采用拉路法，可以分別切開(kāi)其分路開(kāi)關(guān)來(lái)排除。以220kV線(xiàn)路開(kāi)關(guān)間隔為例，在正常情況下，1M、2M直流母線(xiàn)都供給線(xiàn)路保護屏，這兩路直流電壓是相互獨立的，不應有寄生，我們需拉開(kāi)有接地故障的直流母線(xiàn)上的分路空開(kāi)(信號電源、操作電源、保護裝置電源)來(lái)排除。根據負荷的重要性來(lái)選擇，所以可優(yōu)先拉掉信號電源，如果接地故障還存在，接地點(diǎn)可能在保護及控制回路上。對控制回路進(jìn)行排查，就要評估二次回路檢修的影響，必要時(shí)申請將一次設備轉冷備用或檢修。根據間隔的情況布置安全措施后，可以用帶電拆除接線(xiàn)的方法進(jìn)行排除，也可以通過(guò)斷開(kāi)控制電源后、使用絕緣搖表測量回路絕緣的方法進(jìn)行排除。一般建議采用后者，因為帶電拆線(xiàn)排除法具有一定風(fēng)險，容易造成兩點(diǎn)接地，也存在人身傷害風(fēng)險，需格外小心，一般不要采用。