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变电站直流系统接地形式与接地故障的查找

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2020-08-12 11:39:42

有关变电站直流系统接地形式与接地故障的查找方法,按接地点所处位置的不同,可将直流接地分为室内和室外两种形式,接地查找的注意事项。

变电站直流系统接地的故障问题

1、引言

变电站直流系统以蓄电池储存能量,以充电机补充能量,向全站保护、监控、通讯系统源源不断的输送电能,确保其安全、稳定、可靠运行。

直流系统是绝缘系统,正常时,正、负极对地绝缘电阻相等,正、负极对地电压平衡。

发生一点接地时,正、负极对地电压发生变化,接地极对地电压降低,非接地极电压升高,在接地发生和恢复的瞬间,经远距离、长电缆起动中间继电器跳闸的回路,可能因其较大的分布电容造成中间继电器误动跳闸(可采用较大起动功率的中间继电器来避免)。

此外,对全站保护、监控、通讯装置的运行并没有影响。

但是,存在一点接地的直流系统,供电可靠性大大降低,在接地点未消除时再发生第二点接地,极易引起直流短路和开关误动、拒动,所以直流一点接地时,设备虽可以继续运行,但接地点必须尽快查到,立即消除或隔离。

2、变电站的直流接地形式

按接地点所处位置的不同,可将直流接地分为室内和室外两种形式,按引起接地的原因,又可分为以下几种形式:

①由下雨天气引起的接地。

在大雨天气,雨水飘入未密封严实的户外二次接线盒,使接线桩头和外壳导通起来,引起接地。

例如:瓦斯继电器不装防雨罩,雨水渗入接线盒,当积水淹没接线柱时,就会发生直流接地和误跳闸。

在持续的小雨天气(如梅雨天),潮湿的空气会使户外电缆芯破损处或者黑胶布包扎处,绝缘大大降低,从而引发直流接地。

②由小动物破坏引起的接地。

当二次接线盒(箱)密封不好时,蜜蜂会钻进盒里筑巢,巢穴将接线端子和外壳连接起来时,就引发直流接地。电缆外皮被老鼠咬破时,也容易引起直流接地。

③由挤压磨损引起的接地。

当二次线与转动部件(如经常开关的开关柜柜门)靠在一起时,二次线绝缘皮容易受到转动部件的磨损,当其磨破时,便造成直流接地。

④接线松动脱落引起接地。

接在断路器机构箱端子排的二次线(如10kV开关机构箱内的二次线),若螺丝未紧固,则在断路器多次跳合时接线头容易从端子中滑出,搭在铁件上引起接地。

⑤误接线引起接地。

在二次接线中,电缆芯的一头接在端子上运行,另一头被误认为是备用芯或者不带电而让其裸露在铁件上,引起接地。在拆除电缆芯时,误认为电缆芯从端子排上解下来就不带电,从而不做任何绝缘包扎,当解下的电缆芯对侧还在运行时,本侧电缆芯一旦接触铁件就引发接地。

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、变电站的直流接地查找

3.1 查找方法

直流回路数量多、分布广,接地点不好查,相对有效的方法是拉路试探法。即分别对每路空气开关熔断器拉闸停电,若停电后直流接地现象消失,说明接地点位于本空气开关控制的下级回路中;若现象继续存在,说明下级回路没有接地。

通过拉路寻找,可将接地点限定在某个空开控制的直流回路中,再通过解开电缆芯,将接地点限定在室内或室外部分;再通过拔出插件,可将接地点限定在插件内和插件外。经过层层分解、一段段排除,最终可将接地点定位于一段简单回路中,再用摇表对回路中的每根接线摇测绝缘,把接地点进一步限定在几根导线或几颗端子上,通过仔细观察,反复触摸,接地点终会“原形毕露”的。

3.2 查找步骤

直流系统中的空气开关或熔断器是分层分级配置的,一般由总路空开、分路空开串联而成,两级空气开关将直流回路分成了三段。

两级空气开关分别是直流屏总路空气开关和各设备分路空气开关,三段回路分别是直流母线及其引出线回路、总路空开馈出的电缆和桥接母线回路、分路空开馈出的保护、控制、监视、储能回路。

其中,第三段回路数量最多、接线最复杂、接地几率最高,几乎所有的直流接地都出现在这一段。

要想尽快找到接地点所属空开,接地的确切位置和确切原因,就必须对三段回路的构成、作用和现场具体位置十分熟悉,所以查找直流接地的第一步就是熟悉现场直流系统接线。只有熟悉了接线,心中有了数,才能在拉路寻找时不漏拉、不错拉、不重复拉。

3.2.1 定位到总路空气开关。

目前直流屏上都安装有微机直流绝缘检测仪,发生直流接地时,绝缘检测仪会报出是哪一极(正极还是负极)接地、接地电阻是多少,随后会报出接地支路号,根据支路号就可将接地点定位到总路空气开关。

如果绝缘检测仪(绝缘监察装置)没有选线功能,又怎样定位到总路空开呢?这种情况下,只有对总路空气开关进行拉路寻找了;如果拉开某路空气开关后,接地极母线对地电压立刻升高到110V左右,则接地点就位于该空开控制的下级回路之中。

3.2.2 定位到分路空气开关。

用内阻不低于2000Ω/V万用表或电压表在直流屏监视接地极母线对地电压,然后退出绝缘检测仪。根据现场标示和相关图纸,找出总路空开下级串接的所有空气开关(或熔断器),按照先信号后控制、先室外后室内的原则排出拉路顺序。

对于信号回路,如测控装置电源空开、遥信电源空开、通讯电源空开,其不影响故障跳闸,只涉及监控、指挥信号,可最先拉。如果接地点就在这些空开控制的回路,就免除了对重要回路(控制回路、保护回路)的短时停电。

对于保护控制回路空开,直接影响到系统安全,拉路时间越短越好,需控制在3秒以内,拉路顺序可按其对应一次设备实时潮流大小来排序,先拉负荷轻的空开,再拉负荷重的空开。如果拉开某路空气开关后,接地极母线对地电压立刻升高到110V左右,则接地点就位于该空开控制的下级回路之中。

3.2.3 找出接地的确切位置和确切原因。

定位到分路空开后,应向调度申请,断开该路空开,这样其余直流回路就恢复到正常状态,再拆除监视直流母线对地电压的万用表或电压表,投入绝缘检测仪。由于空开已断开,下级回路不带电,用万用表监视回路对地电压的方法发挥不了作用,所以对下级回路接地点使用摇表来查找。

①按室内室外分段查找。

现场统计资料显示,运行中变电站出现的直流接地点绝大部份在室外,所以分段查找时,重点还是查室外部分。可以先将本回路涉及的二次设备接线盒一一打开,仔细检查,看盒子内有无积水、有无潮气、有无电缆头破损进水、有无芯线绝缘皮裂口、有无动物巢穴、有无接线脱落、有无备用芯搭铁等等,或许就会发现接地点。

本回路中,已没有空气开关可拉,接地点的进一步分区和判断只有靠解开电缆芯线,此时需要注意的是,解线前应将端子排号、端子两侧接线编号详细记录在安全措施票上,防止恢复接线时出错。依次解开控制室到场地直流电缆芯线,每解开一根电缆,就用摇表在端子排测量接地极对地绝缘电阻,若绝缘恢复,说明接地点在本电缆和电缆对侧回路之中。若解开所有电缆后绝缘仍没有变化,说明接地点位于保护屏内部。

②室外接地点查找。

接地点位于场地电缆和电缆对侧回路中时,解开端子箱到开关机构箱直流电缆所有电缆芯,用摇表在端子排测量接地极绝缘电阻,若绝缘恢复,说明接地点在本电缆和开关机构二次回路中。若绝缘没有变化,说明接地点位于端子箱引出电缆和电缆对侧回路中(如刀闸辅助接点)。

按上述方法解开电缆芯对回路进一步分段,摇测绝缘,接地点就限定在开关机构箱、刀闸操作箱、或控制电缆中,用摇表对箱内直流回路的每一根接线摇测绝缘,接地点就限定在几根二次线中,再仔细观察,反复触摸,就可发现接地点。

③室内接地点查找。接地点位于保护屏内时,依次拔出装置插件,测量端子排接地极对地绝缘电阻,若绝缘恢复,说明接地点就在对应插件中。若绝缘没有变化,说明接地点位于保护屏端子排、端子排引出屏间直流电缆和屏内布线中,用摇表对屏内直流回路的每颗接线端子摇测绝缘,找出接地的那几颗端子,对端子金属部分、连接线部分仔细观察,反复触摸,找出接地点。

4、接地查找注意事项

防止不正确的查找方法造成的直流系统两点接地。如使用灯泡查找法,使用内阻低于2000Ω/V的万用表和电压表。某些保护如整流型距离保护、晶体管保护在直流拉合时可能会误出口,所以在拉合前应申请退出保护出口压板。

目前绝缘监测装置大都采用带接地选线功能的微机监测仪,这类监测仪都有一个共同的特点,反应相对迟钝:在发生直流接地时,要延迟几秒甚至十几秒才能报“直流接地”信号;而在直流接地消失时,也要延迟几秒甚至十几秒其信号才复归。

在拉路寻找时,切断各支路直流的时间只有几秒钟,绝缘监测仪信号来不及复归,致使靠绝缘检测仪判断接地消失的方法找不出接地点。

为此,在拉路寻找前,应先使用内阻不低于2000Ω/V万用表或电压表在直流屏监视接地极母线对地电压,然后退出绝缘检测仪(绝缘检测仪会使直流母线对地电压发生较大波动,影响判断),靠万用表或电压表电压值的变化来反映直流接地是否消失。

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