變電站直流系統(tǒng)接地故障查找
| 針對(duì)直流系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)生一點(diǎn)接地的各種可能性，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出直流接地查找的方法和步驟。 |
變電站直流系統(tǒng)以蓄電池儲(chǔ)存能量，以充電機(jī)補(bǔ)充能量，向全站保護(hù)、監(jiān)控、通訊系統(tǒng)源源不斷的輸送電能，確保其安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。直流系統(tǒng)是絕緣系統(tǒng)，正常時(shí)，正、負(fù)極對(duì)地絕緣電阻相等，正、負(fù)極對(duì)地電壓平衡。發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，正、負(fù)極對(duì)地電壓發(fā)生變化，接地極對(duì)地電壓降低，非接地極電壓升高，在接地發(fā)生和恢復(fù)的瞬間，經(jīng)遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)電纜起動(dòng)中間繼電器跳閘的回路可能因其較大的分布電容造成中間繼電器誤動(dòng)跳閘（可采用較大起動(dòng)功率的中間繼電器來(lái)避免），除此之外，對(duì)全站保護(hù)、監(jiān)控、通訊裝置的運(yùn)行并沒(méi)有影響。但是，存在一點(diǎn)接地的直流系統(tǒng)，供電可靠性大大降低，因?yàn)樵诮拥攸c(diǎn)未消除時(shí)再發(fā)生第二點(diǎn)接地，極易引起直流短路和開(kāi)關(guān)誤動(dòng)、拒動(dòng)，所以直流一點(diǎn)接地時(shí)，設(shè)備雖可以繼續(xù)運(yùn)行，但接地點(diǎn)必須盡快查到，立即消除或隔離。
2、直流接地形式
按接地點(diǎn)所處位置的不同，可將直流接地分為室內(nèi)和室外兩種形式，按引起接地的原因，又可分為以下幾種形式：
① 由下雨天氣引起的接地。在大雨天氣，雨水飄入未密封嚴(yán)實(shí)的戶外二次接線盒，使接線樁頭和外殼導(dǎo)通起來(lái)，引起接地。例如瓦斯繼電器不裝防雨罩，雨水滲入接線盒，當(dāng)積水淹沒(méi)接線柱時(shí)，就會(huì)發(fā)生直流接地和誤跳閘。在持續(xù)的小雨天氣（如梅雨天），潮濕的空氣會(huì)使戶外電纜芯破損處或者黑膠布包扎處，絕緣大大降低，從而引發(fā)直流接地。
② 由小動(dòng)物破壞引起的接地。當(dāng)二次接線盒（箱）密封不好時(shí)，蜜蜂會(huì)鉆進(jìn)盒里筑巢，巢穴將接線端子和外殼連接起來(lái)時(shí)，就引發(fā)直流接地。電纜外皮被老鼠咬破時(shí)，也容易引起直流接地。
③ 由擠壓磨損引起的接地。當(dāng)二次線與轉(zhuǎn)動(dòng)部件（如經(jīng)常開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)柜柜門）靠在一起時(shí)，二次線絕緣皮容易受到轉(zhuǎn)動(dòng)部件的磨損，當(dāng)其磨破時(shí)，便造成直流接地。
④ 接線松動(dòng)脫落引起接地。接在斷路器機(jī)構(gòu)箱端子排的二次線（如10kV開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的二次線），若螺絲未緊固，則在斷路器多次跳合時(shí)接線頭容易從端子中滑出，搭在鐵件上引起接地。
⑤ 誤接線引起接地。在二次接線中，電纜芯的一頭接在端子上運(yùn)行，另一頭被誤認(rèn)為是備用芯或者不帶電而讓其裸露在鐵件上，引起接地。在拆除電纜芯時(shí)，誤認(rèn)為電纜芯從端子排上解下來(lái)就不帶電，從而不做任何絕緣包扎，當(dāng)解下的電纜芯對(duì)側(cè)還在運(yùn)行時(shí)，本側(cè)電纜芯一旦接觸鐵件就引發(fā)接地。
⑥ 插件內(nèi)元件損壞引起接地。為抗干擾，插件電路設(shè)計(jì)中通常在正負(fù)極和地之間并聯(lián)抗干擾電容，該電容擊穿時(shí)引起直流接地。
3、直流接地查找
3.1 查找方法
直流回路數(shù)量多、分布廣，接地點(diǎn)不好查，相對(duì)有效的方法是拉路試探法。即分別對(duì)每路空氣開(kāi)關(guān)或熔斷器拉閘停電，若停電后直流接地現(xiàn)象消失，說(shuō)明接地點(diǎn)位于本空氣開(kāi)關(guān)控制的下級(jí)回路中；若現(xiàn)象繼續(xù)存在，說(shuō)明下級(jí)回路沒(méi)有接地。通過(guò)拉路尋找，可將接地點(diǎn)限定在某個(gè)空開(kāi)控制的直流回路中，再通過(guò)解開(kāi)電纜芯，將接地點(diǎn)限定在室內(nèi)或室外部分；再通過(guò)拔出插件，可將接地點(diǎn)限定在插件內(nèi)和插件外。經(jīng)過(guò)層層分解、一段段排除，最終可將接地點(diǎn)定位于一段簡(jiǎn)單回路中，再用搖表對(duì)回路中的每根接線搖測(cè)絕緣，把接地點(diǎn)進(jìn)一步限定在幾根導(dǎo)線或幾顆端子上，通過(guò)仔細(xì)觀察，反復(fù)觸摸，接地點(diǎn)終會(huì)“原形畢露”的。
3.2 查找步驟
直流系統(tǒng)中的空氣開(kāi)關(guān)或熔斷器是分層分級(jí)配置的，一般由總路空開(kāi)、分路空開(kāi)串聯(lián)而成，兩級(jí)空氣開(kāi)關(guān)將直流回路分成了三段。兩級(jí)空氣開(kāi)關(guān)分別是直流屏總路空氣開(kāi)關(guān)和各設(shè)備分路空氣開(kāi)關(guān)，三段回路分別是直流母線及其引出線回路、總路空開(kāi)饋出的電纜和橋接母線回路、分路空開(kāi)饋出的保護(hù)、控制、監(jiān)視、儲(chǔ)能回路。其中，第三段回路數(shù)量最多、接線最復(fù)雜、接地幾率最高，幾乎所有的直流接地都出現(xiàn)在這一段。要想盡快找到接地點(diǎn)所屬空開(kāi)，接地的確切位置和確切原因，就必須對(duì)三段回路的構(gòu)成、作用和現(xiàn)場(chǎng)具體位置十分熟悉，所以查找直流接地的第一步就是熟悉現(xiàn)場(chǎng)直流系統(tǒng)接線。只有熟悉了接線，心中有了數(shù)，才能在拉路尋找時(shí)不漏拉、不錯(cuò)拉、不重復(fù)拉。
3.2.1 定位到總路空氣開(kāi)關(guān)
目前直流屏上都安裝有微機(jī)直流絕緣檢測(cè)儀，發(fā)生直流接地時(shí)，絕緣檢測(cè)儀會(huì)報(bào)出是哪一極（正極還是負(fù)極）接地、接地電阻是多少，隨后會(huì)報(bào)出接地支路號(hào)，根據(jù)支路號(hào)就可將接地點(diǎn)定位到總路空氣開(kāi)關(guān)。
如果絕緣檢測(cè)儀（絕緣監(jiān)察裝置）沒(méi)有選線功能，又怎樣定位到總路空開(kāi)呢？這種情況下，只有對(duì)總路空氣開(kāi)關(guān)進(jìn)行拉路尋找了；如果拉開(kāi)某路空氣開(kāi)關(guān)后，接地極母線對(duì)地電壓立刻升高到110V左右，則接地點(diǎn)就位于該空開(kāi)控制的下級(jí)回路之中。
3.2.2 定位到分路空氣開(kāi)關(guān)
用內(nèi)阻不低于2000Ω/V萬(wàn)用表或電壓表在直流屏監(jiān)視接地極母線對(duì)地電壓，然后退出絕緣檢測(cè)儀。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)示和相關(guān)圖紙，找出總路空開(kāi)下級(jí)串接的所有空氣開(kāi)關(guān)（或熔斷器），按照先信號(hào)后控制、先室外后室內(nèi)的原則排出拉路順序。對(duì)于信號(hào)回路，如測(cè)控裝置電源空開(kāi)、遙信電源空開(kāi)、通訊電源空開(kāi)，其不影響故障跳閘，只涉及監(jiān)控、指揮信號(hào)，可最先拉。如果接地點(diǎn)就在這些空開(kāi)控制的回路，就免除了對(duì)重要回路（控制回路、保護(hù)回路）的短時(shí)停電。對(duì)于保護(hù)控制回路空開(kāi)，直接影響到系統(tǒng)安全，拉路時(shí)間越短越好，需控制在3秒以內(nèi)，拉路順序可按其對(duì)應(yīng)一次設(shè)備實(shí)時(shí)潮流大小來(lái)排序，先拉負(fù)荷輕的空開(kāi)，再拉負(fù)荷重的空開(kāi)。如果拉開(kāi)某路空氣開(kāi)關(guān)后，接地極母線對(duì)地電壓立刻升高到110V左右，則接地點(diǎn)就位于該空開(kāi)控制的下級(jí)回路之中。
3.2.3 找出接地的確切位置和確切原因
定位到分路空開(kāi)后，應(yīng)向調(diào)度申請(qǐng)，斷開(kāi)該路空開(kāi)，這樣其余直流回路就恢復(fù)到正常狀態(tài)，再拆除監(jiān)視直流母線對(duì)地電壓的萬(wàn)用表或電壓表，投入絕緣檢測(cè)儀。由于空開(kāi)已斷開(kāi)，下級(jí)回路不帶電，用萬(wàn)用表監(jiān)視回路對(duì)地電壓的方法發(fā)揮不了作用，所以對(duì)下級(jí)回路接地點(diǎn)使用搖表來(lái)查找。
① 按室內(nèi)室外分段查找。現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)資料顯示，運(yùn)行中變電站出現(xiàn)的直流接地點(diǎn)絕大部份在室外，所以分段查找時(shí)，重點(diǎn)還是查室外部分。可以先將本回路涉及的二次設(shè)備接線盒一一打開(kāi)，仔細(xì)檢查，看盒子內(nèi)有無(wú)積水、有無(wú)潮氣、有無(wú)電纜頭破損進(jìn)水、有無(wú)芯線絕緣皮裂口、有無(wú)動(dòng)物巢穴、有無(wú)接線脫落、有無(wú)備用芯搭鐵等等，或許就會(huì)發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)。
本回路中，已沒(méi)有空氣開(kāi)關(guān)可拉，接地點(diǎn)的進(jìn)一步分區(qū)和判斷只有靠解開(kāi)電纜芯線，此時(shí)需要注意的是，解線前應(yīng)將端子排號(hào)、端子兩側(cè)接線編號(hào)詳細(xì)記錄在安全措施票上，防止恢復(fù)接線時(shí)出錯(cuò)。依次解開(kāi)控制室到場(chǎng)地直流電纜芯線，每解開(kāi)一根電纜，就用搖表在端子排測(cè)量接地極對(duì)地絕緣電阻，若絕緣恢復(fù)，說(shuō)明接地點(diǎn)在本電纜和電纜對(duì)側(cè)回路之中。若解開(kāi)所有電纜后絕緣仍沒(méi)有變化，說(shuō)明接地點(diǎn)位于保護(hù)屏內(nèi)部。
② 室外接地點(diǎn)查找。接地點(diǎn)位于場(chǎng)地電纜和電纜對(duì)側(cè)回路中時(shí)，解開(kāi)端子箱到開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱直流電纜所有電纜芯，用搖表在端子排測(cè)量接地極絕緣電阻，若絕緣恢復(fù)，說(shuō)明接地點(diǎn)在本電纜和開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)二次回路中。若絕緣沒(méi)有變化，說(shuō)明接地點(diǎn)位于端子箱引出電纜和電纜對(duì)側(cè)回路中（如刀閘輔助接點(diǎn)）。
按上述方法解開(kāi)電纜芯對(duì)回路進(jìn)一步分段，搖測(cè)絕緣，接地點(diǎn)就限定在開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱、刀閘操作箱、或控制電纜中，用搖表對(duì)箱內(nèi)直流回路的每一根接線搖測(cè)絕緣，接地點(diǎn)就限定在幾根二次線中，再仔細(xì)觀察，反復(fù)觸摸，就可發(fā)現(xiàn)接地點(diǎn)。
③ 室內(nèi)接地點(diǎn)查找。接地點(diǎn)位于保護(hù)屏內(nèi)時(shí)，依次拔出裝置插件，測(cè)量端子排接地極對(duì)地絕緣電阻，若絕緣恢復(fù)，說(shuō)明接地點(diǎn)就在對(duì)應(yīng)插件中。若絕緣沒(méi)有變化，說(shuō)明接地點(diǎn)位于保護(hù)屏端子排、端子排引出屏間直流電纜和屏內(nèi)布線中，用搖表對(duì)屏內(nèi)直流回路的每顆接線端子搖測(cè)絕緣，找出接地的那幾顆端子，對(duì)端子金屬部分、連接線部分仔細(xì)觀察，反復(fù)觸摸，找出接地點(diǎn)。
4、接地查找注意事項(xiàng)
防止不正確的查找方法造成的直流系統(tǒng)兩點(diǎn)接地。如使用燈泡查找法，使用內(nèi)阻低于2000Ω/V的萬(wàn)用表和電壓表。某些保護(hù)如整流型距離保護(hù)、晶體管保護(hù)在直流拉合時(shí)可能會(huì)誤出口，所以在拉合前應(yīng)申請(qǐng)退出保護(hù)出口壓板。
目前絕緣監(jiān)測(cè)裝置大都采用帶接地選線功能的微機(jī)監(jiān)測(cè)儀，這類監(jiān)測(cè)儀都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，反應(yīng)相對(duì)遲鈍：在發(fā)生直流接地時(shí)，要延遲幾秒甚至十幾秒才能報(bào)“直流接地”信號(hào)；而在直流接地消失時(shí)，也要延遲幾秒甚至十幾秒其信號(hào)才復(fù)歸。在拉路尋找時(shí)，切斷各支路直流的時(shí)間只有幾秒鐘，絕緣監(jiān)測(cè)儀信號(hào)來(lái)不及復(fù)歸，致使靠絕緣檢測(cè)儀判斷接地消失的方法找不出接地點(diǎn)。為此，在拉路尋找前，應(yīng)先使用內(nèi)阻不低于2000Ω/V萬(wàn)用表或電壓表在直流屏監(jiān)視接地極母線對(duì)地電壓，然后退出絕緣檢測(cè)儀（絕緣檢測(cè)儀會(huì)使直流母線對(duì)地電壓發(fā)生較大波動(dòng)，影響判斷），靠萬(wàn)用表或電壓表電壓值的變化來(lái)反映直流接地是否消失。
