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(gè)獨(dú)立的電源，不受發(fā)電機(jī)、廠用電、站用變以及系統(tǒng)運(yùn) 行方式改變的影響，為電力系統(tǒng)的控制回路、信號(hào)回路、繼電保護(hù)、自動(dòng)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(gè)系統(tǒng)的安全，盡管直流電源 十分穩(wěn)定可靠，但實(shí)際應(yīng)用中，由于電力系統(tǒng)應(yīng)用直流電源的特殊性，特別是控制回路和保護(hù)回路的應(yīng)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(fù)極。交流電源是無極性電源，電力系統(tǒng)交流電源有一個(gè)真正的“地”，這個(gè)地也是電力系統(tǒng)安全的一個(gè)重要概念。為了系統(tǒng)安全，變電站、發(fā)電廠所有設(shè)備的外殼都會(huì)牢牢的接在這個(gè)“地”，而且希望其阻抗越低越好。直流電源的“地”對(duì)直流電路來講僅僅是個(gè)中性點(diǎn)的概念，這個(gè)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(fù)極對(duì)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(shí)我們稱該直流系統(tǒng)有正接地故障或負(fù)接地故障。       2、直流系統(tǒng)為什么會(huì)接地？       發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)所接設(shè)備多、回路復(fù)雜，在長期運(yùn)行過程中會(huì)由于環(huán)境的改變、氣候的變化、電纜以及接頭的老化，設(shè)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(shè)施工中或擴(kuò)建過程中，由于施工及安裝的種種問題，難以避免的會(huì)遺留電力系統(tǒng)故障的隱患，直流系統(tǒng)更是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。投運(yùn)時(shí)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(luò)連接比較復(fù)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(fù)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(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、環(huán)路接地和絕緣降低或稱片接地。       （2）正接地可能導(dǎo)致斷路器誤跳閘   由于斷路器跳閘線圈均接負(fù)極電源，故當(dāng)發(fā)生正接地時(shí)可能導(dǎo)致斷路的跳閘。   

5、0;   （3）負(fù)接地可能導(dǎo)致斷路器的拒跳閘，斷路器不會(huì)跳開，產(chǎn)生拒動(dòng)，會(huì)使事故越級(jí)擴(kuò)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(gè)點(diǎn)，可能是多個(gè)點(diǎn)，或者是一個(gè)片，真正通過一個(gè)金屬點(diǎn)去接地的情況是比較少見的。更多的會(huì)由于空氣潮濕，塵土粘貼，電纜破損，或設(shè)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(chǎng)查找直流接地是一個(gè)較為

6、復(fù)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(gè)簡(jiǎn)單辦法。所謂“拉回路”，就是停掉該回路的直流電源，停電時(shí)間應(yīng)小于三秒。一般先從信號(hào)回路，照明回路，再操作回路，保護(hù)回路等等。該種方法，由于二次系統(tǒng)越來越復(fù)雜，大部分的廠站由于施工或擴(kuò)建中遺留的種種問題，使信號(hào)回路與控制回路和保護(hù)回路一個(gè)嚴(yán)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(jī)保護(hù)的大量應(yīng)用，微機(jī)保護(hù)由于計(jì)算機(jī)的運(yùn)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(dǎo)致控制回路和保護(hù)回路重大事故發(fā)生。       （2）、直流接地選線裝置監(jiān)測(cè)法       這是一種在線監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣情況的裝置。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是能在線監(jiān)測(cè)，隨時(shí)報(bào)告直流系統(tǒng)接地故障，并顯示出接地回路編號(hào)。缺點(diǎn)是該裝置只能監(jiān)測(cè)直流回路接地的具

8、體接地回路或支路，但對(duì)具體的接地點(diǎn)無法定位。技術(shù)上它受監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝數(shù)量的限制，很難將接地故障縮小到一個(gè)小的范圍。而且該裝置必須進(jìn)行施工安裝，對(duì)舊系統(tǒng)的改造很不便。此類裝置還普遍存在檢測(cè)精度不高，抗分布電容干擾差，誤報(bào)較多的問題。如果能有一種在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上不受限制，檢測(cè)精度較高，選線準(zhǔn)確的直流接地選線裝置，應(yīng)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(yīng)用的產(chǎn)品。該裝置的特點(diǎn)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(diǎn)，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(cè)精度不高，抗分布電容干擾差，誤報(bào)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(chǎng)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(gè)龐大的、復(fù)雜的直流電源網(wǎng)絡(luò)，所接設(shè)備多，母線、小母線層層分布，回路縱橫交

10、錯(cuò)，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(duì)直流呈現(xiàn)開路，對(duì)交流呈現(xiàn)一定阻抗特性，其阻抗的計(jì)算公式Zc=1/2fC其中f為交流信號(hào)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(duì)地分布電容情況是直流系統(tǒng)越大，回路越復(fù)雜，所接設(shè)備越多，系統(tǒng)呈現(xiàn)的對(duì)地分布電容也越大，按現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，變電站、發(fā)電廠直流系統(tǒng)的對(duì)地分布電容還與發(fā)電廠、變電站的投運(yùn)時(shí)間有關(guān)，投運(yùn)時(shí)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(cè)裝置以疊加低頻交流檢測(cè)信號(hào)方式在直流系統(tǒng)上，假設(shè)點(diǎn)的交流信號(hào)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(duì)檢測(cè)裝置所疊加的低頻交流信號(hào)。      2、對(duì)直流系統(tǒng)接地故障的定義標(biāo)準(zhǔn)的討論       上面說過直流接地是指直流系統(tǒng)正或負(fù)極對(duì)地絕緣阻抗值降低到某個(gè)規(guī)定值或某個(gè)設(shè)定值時(shí)，我們稱直流系統(tǒng)發(fā)生了接地故障。電力系統(tǒng)對(duì)直流系統(tǒng)的接地故障目前尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)廠站按各自的要求將接地故障報(bào)警值按對(duì)地電壓不平衡情況定義。直流系統(tǒng)絕

12、緣監(jiān)測(cè)普遍采用平衡電橋方式來判定對(duì)地絕緣，即為正或負(fù)對(duì)地絕緣降低時(shí)，平衡電橋失去平衡，絕緣監(jiān)測(cè)指示上正對(duì)地或負(fù)對(duì)地電壓會(huì)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(biāo)準(zhǔn)。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(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，平衡電橋的電阻取值從1K36K不等，這樣僅僅用對(duì)地電壓的變化來說明接地故障的程度，顯然不是十分準(zhǔn)確的。直流系統(tǒng)對(duì)地的絕緣情況，準(zhǔn)確的說，應(yīng)該用阻抗來衡量。 發(fā)達(dá)國家的電力系統(tǒng)，對(duì)一座較大規(guī)模的發(fā)電廠、變電站，直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣阻抗的報(bào)警值設(shè)定在50K，目前我國一些全套引進(jìn)進(jìn)口設(shè)備，管理先進(jìn)的個(gè)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(biāo)準(zhǔn)，設(shè)為5

13、0K。事實(shí)上絕大部分的電廠、變電站，由于種種原因，其接地故障報(bào)警值一般設(shè)在5K25K之間，有些甚至更低。這就形成一個(gè)直流系統(tǒng)接地故障的怪圈，運(yùn)行水平高、管理嚴(yán)格的發(fā)電廠、變電站，比運(yùn)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(gè)別運(yùn)行水平低下的變電站一兩年也難有直流接地故障報(bào)警。其根本在于直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)平衡電橋電阻取值的極大差異，造成對(duì)地絕緣整定值過低，無法真正體現(xiàn)實(shí)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(diǎn)接地及閉合環(huán)路接地，正負(fù)同時(shí)接地的討論  

14、     多點(diǎn)接地、環(huán)路接地、正負(fù)同時(shí)接地是查找直流系統(tǒng)接地故障的難點(diǎn)，這類接地故障對(duì)系統(tǒng)危害更大?！袄芈贰笔请y以拉出接地回路的。目前應(yīng)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?yàn)榇祟惤拥毓收陷^為復(fù)雜，要求檢測(cè)設(shè)備具有相當(dāng)高的精度，抗分布電容指標(biāo)較高，否則就會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)，使檢測(cè)無法進(jìn)行。環(huán)路接地檢測(cè)時(shí)，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(diǎn)。同樣多點(diǎn)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(cè)設(shè)備的精度顯然不夠。如果檢測(cè)

15、設(shè)備的抗分布電容干擾指標(biāo)不夠，還可能會(huì)出現(xiàn)更多誤報(bào)。正負(fù)同時(shí)接地，目前大部分直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)，已不能有效的報(bào)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(fù)接地故障，同時(shí)接地時(shí)對(duì)地絕緣的差值。因此，定期巡檢直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣，對(duì)運(yùn)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(cè)設(shè)備的檢測(cè)精度，解決受對(duì)地分布電容干擾大和多點(diǎn)接地、環(huán)路接地的誤報(bào)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(chǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，從上面分布電容產(chǎn)生的對(duì)地容抗經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，選擇直流接地故障查找地裝置，一定要嚴(yán)格掌握兩個(gè)重要指標(biāo)，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(shè)備都未列出該指標(biāo)）。要求其抗分布電容干擾，對(duì)地分布電容系統(tǒng)總值應(yīng)大于或等于80MF，回路的對(duì)地分布電容系統(tǒng)值應(yīng)大于或等于8MF；其二是檢測(cè)接地故障的對(duì)地阻抗值應(yīng)大于或等于40K。達(dá)不到上述兩個(gè)指標(biāo)的直流接地故障查找地裝置，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，對(duì)大部分的直流系統(tǒng)接地故障往往檢測(cè)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(shí)。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(yīng)立即查找。       2、定期巡檢直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣。不一定故障出現(xiàn)時(shí)再去查找排除。利用精度較高的查找裝置定期對(duì)各個(gè)直流回路進(jìn)行檢查，記下絕緣較差的直流回路，待氣候漸濕時(shí)，再重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。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(jī)組）。       3、按序查找，先信號(hào)回路，事故照明回路，再操作回路，