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变电站直流系统接地故障危害与检测方法

时间:2012-08-12 09:03 来源:未知

前言:
  直流系统是给变电站各类信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。直流系统是一个独立的电源.它不受系统运行方式的影响,在外部交流电中断的情况下,保证由后备电源蓄电池继续提供直流电源的重要设备。直流系统是变电站的一个重要组成部分,直流系统可靠运行是电网安全、稳定、连续运行的保证。由于直流系统几乎遍布变电站的所有角落,且部分地方运行环境比较恶劣,直流系统接地故障在变电站中经常发生,对于运行环境差,运行时间长的设备,发生故障的机会更多,而且往往会同时出现几个接地点,查找起来显得非常困难。
  1变电站直流系统接地的危害
  直流系统发生一点接地不影响直流系统的正常工作,但可能会使保护装置误发信号,严重的还会造成断路器误动。直流系统发生一点接地长期运行易发展形成两点接地,而直流接地故障中,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。在复杂的保护回路中同极两点接地,还可能将某些继电器短接,不能动作于跳闸导致越级跳闸。
  1.1直流系统两点接地的危害
  1.1.1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,当发生系统正极接地时,正极经过大地,构成回路,就可能引起误动作。如图1:直流接地发生A、B两点时,将1LJ、2LJ接点短接,使ZJ误动作跳闸。A、C两点接地时,ZJ接点被短接而误动作跳闸。A、E两点接地会造成RD熔丝熔断。同理,两点接地还可能造成误合闸,误报信号。
  1.1.2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。同时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。如图1所示:直流接地故障发生在B、E两点,ZJ线圈被短接,保护动作时ZJ不能动作,开关将不能跳闸且保险将会熔断。D、E两点接地时,TQ线圈被短接,保护动作时及操作时开关拒跳,同理,两点接地开关也可能合不上。
  1.2直流系统一点接地的危害
  现在随着微机保护和监控装置的广泛应用,由于每套微机保护和监控装置源模块对地都接入抗干扰电容及近年来变电站的自动化改造时经常把原来的非屏蔽电缆更换为屏蔽电缆,站内直流系统对地电容大大增加。下面以实际发生过的直流系统单点接地造成断路器跳闸的实例进行分析一点接地的危害。下图2所示为直流检测装置附加站内系统对地电容以后的原理图,即电容Cl、C2大大增加。直流系统正常时,正、负极对地绝缘电阻基本相等,正极对地电位为+110V(220V的直流系统),负极对地电位为-110V,Cl、C2充有110V电压。当发生如图所示单点直流接地时,原来的电路平衡破坏,Cl电容通过跳闸线圈TQ充电,形成I1电流,C2电容通过跳闸线圈TQ放电,形成I2电流,Cl、C2充放电电流合流为Id,直接作用于跳闸线圈,就有可能造成断路器跳闸。
  
  2、直流接地的概念及产生的原因
  由于直流电源为带极性的电源,即电源正极和电源负极。交流电源是无极性电源,电力系统交流电源有一个真正的“地”,这个地也是电力系统安全的一个重要概念。为了系统安全,变电站、发电厂所有设备的外壳都会牢牢的接在这个“地”,而且希望其阻抗越低越好。直流电源的“地”并不是实际接地,仅仅是个中性点的概念。如果直流电源系统正极或负极对地问的绝缘电阻值降低至某一整定值,这时我们称直流系统有正接地故障或负接地故障。直流系统分布范围广、外露部分多、电缆多、且较长。所以,很容易受尘土、潮气的腐蚀,使某些绝缘薄弱元件绝缘降低,甚至绝缘破坏造成直流接地。分析直流接地的原因有如下几个方面:
  (1)、控制电缆线芯细,机械强度小,一旦受到外力作用,容易造成损坏;二次回路绝缘材料绝缘性能低、绝缘材料不合格、绝缘性能低,或年久失修、严重老化。或绝缘材料存在某些损伤缺陷、如磨伤、砸伤、压伤、扭伤或过流引起的烧伤等。
  (2)、环境因素造成接地也是一种常见的情况。如雨天或雾天可能导致室外的直流系统绝缘降低引发直流接地。室外端子箱、瓦斯接线盒进水引发直流接地;二次回路及设备严重污秽和受潮、接地盒进水,使直流对地绝缘严重下降。
  (3)、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,如老鼠、蜈蚣等小动物爬入带电回路;某些元件有线头、未使用的螺丝、垫圈等零件,掉落在带电回路上。
  (4)、设备安装中留下的隐患,如电缆有接头以及交、直流公用一根电缆现象。
  (5)、因工作人员疏忽造成的接地。如在带电二次回路上工作将直流电源误碰设备外壳,造成直流瞬间接地。另外,检修人员检修质量的不良也会留下接地隐患,如室外设备未加防雨罩、二次回路接线裸露、误将控制电缆外皮绝缘损伤等。
  (6)、插件内元件损坏引起接地。为抗干扰,插件电路设计中通常在正负极和地之间并联抗干扰电容,该电容击穿时引起直流接地。
  3直流接地故障处理的原则
  3.1故障处理的原则
  直流系统接地故障处理的一般原则是:
  (1)处理故障过程中严禁二次回路有人工作,查找和处理必须由两人及以上同时进行,处理时不得造成直流短路和另一点接地,造成故障的进一步扩展。做好具体安全措施,避免处理过程中造成保护误动作。
  (2)故障判断先微机后人工、先外后内、先次后重、先信号再控制。即在故障处理时先依据直流系统的绝缘监察装置查询到的故障支路去检查。如果没有绝缘监察装置或发现绝缘监察装置提供的判断有误则再人工进一步查找。故障点查找的范围一般先考虑室外,室外受环境影响比较大,室外排除了再找室内。在回路方面先检查对安全影响较小的信号回路,然后才是控制回路,采用拉回路的方法时,要先拉次要的负荷回路,再拉重要回路。
  (3)查找使用仪表内阻不低于2kΩ/V,禁止用灯泡查找接地。
  (4)顺停法拔插直流熔断器或者空气开关时应经调度同意,且避免在高峰负荷时进行。

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