直流系統(tǒng)接地故障探討2

1、直流系統(tǒng)接地故障探討發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)是十分重要的電源系統(tǒng)，它是一個獨立的電源，不受發(fā)電機、廠用電、站用變以及系統(tǒng)運 行方式改變的影響，為電力系統(tǒng)的控制回路、信號回路、繼電保護、自動裝置及事照明等提供可靠穩(wěn)定的不間斷電源，它還為斷路器的分、合閘提供操作電源。       由于直流電源在二次系統(tǒng)所處的重要地位，直流系統(tǒng)自身的可靠及安全直接影響到整個系統(tǒng)的安全，盡管直流電源 十分穩(wěn)定可靠，但實際應用中，由于電力系統(tǒng)應用直流電源的特殊性，特別是控制回路和保護回路的應用，使直流系統(tǒng)的故障成為電力系統(tǒng)更大故障的事故隱患，這就是我們常說的直流系統(tǒng)接地故

2、障危害。      一、關(guān)于直流系統(tǒng)接地       1、什么叫直流系統(tǒng)接地？       由于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，電力系統(tǒng)交流電源有一個真正的“地”，這個地也是電力系統(tǒng)安全的一個重要概念。為了系統(tǒng)安全，變電站、發(fā)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”對直流電路來講僅僅是個中性點的概念，這個地與交流的“大地”是截然不同的。 如果直流電源系統(tǒng)正極或負極對地間的絕緣電

3、阻值降低至某一整定值，或者低于某一規(guī)定值，這時我們稱該直流系統(tǒng)有正接地故障或負接地故障。       2、直流系統(tǒng)為什么會接地？       發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)所接設備多、回路復雜，在長期運行過程中會由于環(huán)境的改變、氣候的變化、電纜以及接頭的老化，設備本身的問題等等，而不可避免的發(fā)生直流系統(tǒng)接地。特別在發(fā)電廠、變電站建設施工中或擴建過程中，由于施工及安裝的種種問題，難以避免的會遺留電力系統(tǒng)故障的隱患，直流系統(tǒng)更是一個薄弱環(huán)節(jié)。投運時間越長的系統(tǒng)接地故障的概率越大。   &

4、#160;   3、直流系統(tǒng)接地的危害       （1）接地分類:由于直流系統(tǒng)網(wǎng)絡連接比較復雜，其接地情況歸納起來有以下種種：按接地極性分為正接地和負接地按接地種類可分為直接接地，亦稱金屬接地或全接地和間接接地，亦稱非金屬接地或半接地；按接地的情況可分為單點接地、多點接地、環(huán)路接地和絕緣降低或稱片接地。       （2）正接地可能導致斷路器誤跳閘   由于斷路器跳閘線圈均接負極電源，故當發(fā)生正接地時可能導致斷路的跳閘。   

5、0;   （3）負接地可能導致斷路器的拒跳閘，斷路器不會跳開，產(chǎn)生拒動，會使事故越級擴大。      二、怎樣查找、排除直流系統(tǒng)接地故障       排除直流接地故障。首先要找到接地的位置，這就是我們常說的接地故障定位。直流接地大多數(shù)情況不是一個點，可能是多個點，或者是一個片，真正通過一個金屬點去接地的情況是比較少見的。更多的會由于空氣潮濕，塵土粘貼，電纜破損，或設備某部分的絕緣降低，或外界其它不明因素所造成。大量的接地故障并不穩(wěn)定，隨著環(huán)境變化而變化。因此在現(xiàn)場查找直流接地是一個較為

6、復雜的問題。       1、 查直流接地的方法       （1）、拉回路法：這是電力系統(tǒng)查直流接地故障一直沿用的一個簡單辦法。所謂“拉回路”，就是停掉該回路的直流電源，停電時間應小于三秒。一般先從信號回路，照明回路，再操作回路，保護回路等等。該種方法，由于二次系統(tǒng)越來越復雜，大部分的廠站由于施工或擴建中遺留的種種問題，使信號回路與控制回路和保護回路一個嚴格的區(qū)分，而且更多的還形成一些非正常的閉環(huán)回路，必然增大了拉回路查找接地故障的難度。正由于回路接線存在不確定性，往往令在拉回路的過程中，常常

7、發(fā)生人為的跳閘事故，再加上微機保護的大量應用，微機保護由于計算機的運行特性也不允許隨意斷電。2001年10月，廣西電力局中心調(diào)度所繼?？瓢l(fā)文，明令禁止“拉回路”查找直流接地。       “拉回路”可能導致控制回路和保護回路重大事故發(fā)生。       （2）、直流接地選線裝置監(jiān)測法       這是一種在線監(jiān)測直流系統(tǒng)對地絕緣情況的裝置。該裝置的優(yōu)點是能在線監(jiān)測，隨時報告直流系統(tǒng)接地故障，并顯示出接地回路編號。缺點是該裝置只能監(jiān)測直流回路接地的具

8、體接地回路或支路，但對具體的接地點無法定位。技術(shù)上它受監(jiān)測點安裝數(shù)量的限制，很難將接地故障縮小到一個小的范圍。而且該裝置必須進行施工安裝，對舊系統(tǒng)的改造很不便。此類裝置還普遍存在檢測精度不高，抗分布電容干擾差，誤報較多的問題。如果能有一種在監(jiān)測點上不受限制，檢測精度較高，選線準確的直流接地選線裝置，應是一種較好的選擇。       （3）便攜式直流接地故障定位裝置故障定位法       該裝置是近幾年開始在電力系統(tǒng)較為廣泛應用的產(chǎn)品。該裝置的特點是無需斷開直流回路電源，可帶電查找直流接地故障完全

9、可以避免再用“拉回路”的方法，極大地提高了查找直流接地故障的安全性。而且該裝置可將接地故障定位到具體的點，便于操作。目前生產(chǎn)此類產(chǎn)品的廠家也較多，但真正好用的產(chǎn)品很少，絕大部分產(chǎn)品都存在檢測精度不高，抗分布電容干擾差，誤報較多的問題。       三、查找直流系統(tǒng)接地故障的深層次分析       據(jù)現(xiàn)場使用情況反映，絕大部分查找直流系統(tǒng)接地故障的裝置都不是很好用，其原因要從直流系統(tǒng)接地說起，由于發(fā)電廠、變電站的直流系統(tǒng)是一個龐大的、復雜的直流電源網(wǎng)絡，所接設備多，母線、小母線層層分布，回路縱橫交

10、錯，客觀上增大了查找直流接地故障的難度。       1、關(guān)于分布電容的討論       我們知道電容的特性是對直流呈現(xiàn)開路，對交流呈現(xiàn)一定阻抗特性，其阻抗的計算公式Zc=1/2fC其中f為交流信號頻率，C為電容量，C越大，該電容呈現(xiàn)的容抗就越小，頻率越高，該電容呈現(xiàn)的容抗也越小。變電站、發(fā)電廠直流系統(tǒng)的對地分布電容情況是直流系統(tǒng)越大，回路越復雜，所接設備越多，系統(tǒng)呈現(xiàn)的對地分布電容也越大，按現(xiàn)場運行經(jīng)驗，變電站、發(fā)電廠直流系統(tǒng)的對地分布電容還與發(fā)電廠、變電站的投運時間有關(guān)，投運時間越長的變電站

11、，分布電容也更大，一般來說，如果查找直流接地的檢測裝置以疊加低頻交流檢測信號方式在直流系統(tǒng)上，假設點的交流信號頻率f=2Hz(目前絕大多數(shù)裝置都采用5Hz)，那么，直流系統(tǒng)的分布電容對檢測裝置所疊加的低頻交流信號。      2、對直流系統(tǒng)接地故障的定義標準的討論       上面說過直流接地是指直流系統(tǒng)正或負極對地絕緣阻抗值降低到某個規(guī)定值或某個設定值時，我們稱直流系統(tǒng)發(fā)生了接地故障。電力系統(tǒng)對直流系統(tǒng)的接地故障目前尚無統(tǒng)一的標準，各個廠站按各自的要求將接地故障報警值按對地電壓不平衡情況定義。直流系統(tǒng)絕

12、緣監(jiān)測普遍采用平衡電橋方式來判定對地絕緣，即為正或負對地絕緣降低時，平衡電橋失去平衡，絕緣監(jiān)測指示上正對地或負對地電壓會升高或降低。由于平衡電橋回路選用的電阻目前尚無統(tǒng)一標準。各直流屏生產(chǎn)廠家均有不同的平衡電橋電阻取值，就現(xiàn)場實際運行情況，平衡電橋的電阻取值從1K36K不等，這樣僅僅用對地電壓的變化來說明接地故障的程度，顯然不是十分準確的。直流系統(tǒng)對地的絕緣情況，準確的說，應該用阻抗來衡量。 發(fā)達國家的電力系統(tǒng)，對一座較大規(guī)模的發(fā)電廠、變電站，直流系統(tǒng)對地絕緣阻抗的報警值設定在50K，目前我國一些全套引進進口設備，管理先進的個別發(fā)電廠（如大亞灣核電站），直流系統(tǒng)絕緣告警值仍沿用國外標準，設為5

13、0K。事實上絕大部分的電廠、變電站，由于種種原因，其接地故障報警值一般設在5K25K之間，有些甚至更低。這就形成一個直流系統(tǒng)接地故障的怪圈，運行水平高、管理嚴格的發(fā)電廠、變電站，比運行水平低、管理松散發(fā)電廠、變電站的直流接地故障概率似乎還高。個別運行水平低下的變電站一兩年也難有直流接地故障報警。其根本在于直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測平衡電橋電阻取值的極大差異，造成對地絕緣整定值過低，無法真正體現(xiàn)實際的絕緣情況。哪怕斷路器因直流系統(tǒng)接地故障有過誤跳，也查不到事故真正原因。       3、關(guān)于多點接地及閉合環(huán)路接地，正負同時接地的討論  

14、     多點接地、環(huán)路接地、正負同時接地是查找直流系統(tǒng)接地故障的難點，這類接地故障對系統(tǒng)危害更大?！袄芈贰笔请y以拉出接地回路的。目前應用中的無論是直流接地選線裝置還是便攜式查找接地裝置，絕大部分都無力處理以上的接地。因為此類接地故障較為復雜，要求檢測設備具有相當高的精度，抗分布電容指標較高，否則就會出現(xiàn)誤報，使檢測無法進行。環(huán)路接地檢測時，要能精確區(qū)分接地環(huán)路的不同位置接地程度的差異，經(jīng)分析比較，逐步逼近真正的接地故障點。同樣多點接地，無論是處于同一回路，還是分處于不同回路，在主回路上還能判別，往下查找已查不出接地支路或分支路，檢測設備的精度顯然不夠。如果檢測

15、設備的抗分布電容干擾指標不夠，還可能會出現(xiàn)更多誤報。正負同時接地，目前大部分直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測，已不能有效的報告接地故障，平衡電橋方式判定出的，僅僅是正接地故障和負接地故障，同時接地時對地絕緣的差值。因此，定期巡檢直流系統(tǒng)的對地絕緣，對運行安全要求較高的發(fā)電廠、變電站已十分必要。綜上所述，用儀器查找直流系統(tǒng)接地，最重要的是要解決直流系統(tǒng)分布電容的干擾，提高查找檢測設備的檢測精度，解決受對地分布電容干擾大和多點接地、環(huán)路接地的誤報問題。       四、怎樣正確選擇直流接地故障查找地裝置      

16、 按現(xiàn)場的運行經(jīng)驗，從上面分布電容產(chǎn)生的對地容抗經(jīng)驗數(shù)據(jù)分析，選擇直流接地故障查找地裝置，一定要嚴格掌握兩個重要指標，其一是裝置抗分布電容干擾，（目前絕大多數(shù)生產(chǎn)廠家的設備都未列出該指標）。要求其抗分布電容干擾，對地分布電容系統(tǒng)總值應大于或等于80MF，回路的對地分布電容系統(tǒng)值應大于或等于8MF；其二是檢測接地故障的對地阻抗值應大于或等于40K。達不到上述兩個指標的直流接地故障查找地裝置，在現(xiàn)場應用中，對大部分的直流系統(tǒng)接地故障往往檢測不出，更不用說用作定期巡檢裝置。       五、查找直流接地故障的技巧    

17、   1、查找及時。因直流接地故障常常隨環(huán)境、氣候的變化而變化，十分不穩(wěn)定，造成難以查找的事故隱患，只要出現(xiàn)故障應立即查找。       2、定期巡檢直流系統(tǒng)的對地絕緣。不一定故障出現(xiàn)時再去查找排除。利用精度較高的查找裝置定期對各個直流回路進行檢查，記下絕緣較差的直流回路，待氣候漸濕時，再重點監(jiān)測。目前已有部分電廠和變電站采用此法，并已開始建立這種經(jīng)常性的工作（主要在500KV變電站和部分接地較多的30萬KW以上發(fā)電機組）。       3、按序查找，先信號回路，事故照明回路，再操作回路，