摘要：为了及时准确地查找500kV变电站直流接地的故障位置，避免事故扩大化，对500kV变电站直流接地故障进行探讨与分析，提出查找故障点的方法。介绍直流接地故障的类型，重点分析查找故障所使用的方法及其适用范围。使用所述方法查找直流接地故障点与常规方法相比具有查找速度快、定位准确、安全性高等优点。
关键词：500kV变电站；直流系统；接地故障
变电站直流系统是变电站内所有继电保护、自动化装置、二次控制回路、断路器分合闸机构、事故照明等设备的工作电源,并保证在交流失电状态下不间断的供电。变电站直流系统被称为变电站的心脏,直流系统如果发生故障将会对变电站安全的运行产生巨大的影响。充电机、蓄电池组和直流馈线屏及馈线三部分组成了变电站直流系统。直流系统内部一点接地是最多常见的故障,在发生故障后,应该立即将接地故障点找出,并且及时消除,否则将会产生严重的后果。
1直流接地故障类型
直流接地的故障类型分为直接接地型和高阻接地型。形成原因包括空气潮湿，尘土粘贴，电缆破损，设备某部分的绝缘降低，或外界其它不明因素等。有些接地故障并不稳定，随着环境变化而变化。目前500kV变电站查找直流接地没有明确的对策。
2查找直流接地故障的方法
500kV变电站直流系统是按照国家电网公司标准进行设计的，直流系统分为相互独立的两段，分别为直流Ⅰ段和直流Ⅱ段。主控楼设有直流屏和直流馈电屏。各个保护室设有直流分电屏。直流分电屏给每个保护室的直流负载供电。所有的直流分电屏都引入了两端相互独立的直流，并设有直流Ⅰ、Ⅱ段转换开关。每个直流分电屏都可选择用Ⅰ段或者Ⅱ段直流电源。一旦有支路发生直流接地，那么相应的直流母线段将会被拉低电压，以此为依据来进行该段母线所有支路的查找。
2.1绝缘装置判别法
目前500kV变电站都装设了直流系统绝缘监察装置，可以利用该装置确定故障点，工作原理为发射高频信号定位直流接地故障点。依靠绝缘装置定位故障接地点只是理想情况。目前该装置接地电阻的报警定值为20kΩ。现实情况下很少有故障接地电阻直接在20kΩ以下的，故障接地电阻大多数在60kΩ以上，这时直流监察装置基本上不会起作用，因为直流监察装置最高灵敏电阻都在60kΩ以下。当接地电阻为20～40kΩ时，可以对直流监察装置进行修改报警定值，把装置的报警定值设定在40kΩ，这样可以强行把故障支路报出来，可直接定位到直流屏上的某一个空开，再通过这一支路负荷性质的具体情况，结合图纸查找接地点。
2.2转移负荷判别法
当接地电阻在40kΩ以上时，通过直流绝缘监察装置已经不能找出故障支路，这时要使用转移负荷判别法。从主控楼的直流馈电屏可以判定哪一段直流发生接地，然后通过转移负荷判断出该故障支路在哪个保护室的哪个直流分电屏上，每一个保护室直流分电屏的负荷都可以挂在Ⅰ段或Ⅱ段母线上，根据负荷的平均配置，将不同负荷平衡地挂在两段母线上。
当出现直流接地时，假设此时报出来的是Ⅰ段母线负接地，此时就可以利用负荷转移法进行判别，具体操作方法是将所有保护室的分电屏进行一遍负荷转移，即原来挂在Ⅰ段上的负荷全部转移到Ⅱ段上，并将该屏的Ⅰ段断开，如果Ⅰ段母线负的母线电压没有恢复，就继续转移其他屏的负荷，直到出现直流Ⅰ段母线电压正常，直流Ⅱ段母线电压降低。如果此时Ⅰ段母线的电压恢复正常，而Ⅱ段母线的电压下降，就说明该屏出现了直流接地。由此找到了该接地点所在分电屏。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
假设直流分电屏Ⅰ上面有15个空开，每个空开都是一路负荷。此时再将直流分电屏Ⅰ恢复原状态挂在直流Ⅰ段母线上，直流Ⅰ段母线电压降低。此时再次利用负荷转移法进行判别，进一步确认是该屏上的哪个开关出现接地。将这15个空开所带的负荷依此转移到直流母线Ⅱ段上面。每次转移一个空开后观察直流Ⅰ、Ⅱ段母线的电压情况。若出现直流Ⅰ段母线的电压恢复正常，而Ⅱ段母线的电压下降，就说明该空开下面的回路出现了直流接地。假设该空开负载是5012开关保护屏装置电源Ⅰ。5012开关保护屏装置电源Ⅰ是给5012开关保护用的电源，它的大部分电源回路都是室内的。当它发生直流接地时，应该着重查找该电源回路室外的部分。结合5012开关保护屏的图纸排查每一根通往外部一次设备汇控柜的回路线。由此很容易发现接地点。
3处理接地故障方法的效果
电量保护动作将高压侧开关跳开，此时若低压侧母线没有故障且母线失压，则需要低压侧备自投动作恢复低压侧母线供电。若高压侧开关偷跳，此时需要高压侧备自投装置动作。从以上分析可以看到，当高压侧开关处于合闸位置时，仅需要高压侧备自投装置动作；当高压侧开关处于分闸位置时，高、低压侧备自投装置均有可能需要先动作。因此可在低压侧备自投动作逻辑引入一个高压侧开关合闸位置的判据。当高压侧开关为合位时，低压侧备自投动作时间为Tbmax，较备自投装置正常动作时间要长，此时低压侧备自投装置的动作仅仅作为高压侧备自投装置的后备装置。当高压侧开关在跳闸位置时，高压侧母线不会产生较高的系统扰动电压，因此低压侧备自投装置可按照一般整定方案整定，躲开高压侧备自投装置的动作时间即可。低压侧备自投装置动作逻辑其中高压侧开关合位是指低压侧备自投动作时所要跳开主变的高压侧开关合位。此时低压侧备自投可具备较快速的低压侧母线失压故障恢复能力。直流接地故障由原来的8h以上降到了现在的3h以下，查找效率显著提高。
4变电站直流系统接地隐患的防范
变电站的运行维护单位要定期进行日常的防潮检查的防护工作,如果发现问题要及时地消除。阴雨天气时,则更应该对设备的检查次数加大,并易发生接地的部位重点检查,一旦发现有受潮或进水要立即进行处理。施工单位在施工的过程中要严格测试和检查回路,尤其是要对绝缘性进行测试。发生接地后要及时德更换损伤的电缆。加强对室外电缆的绝缘测试工作。变电站运行维护单位要定期对蓄电池室进行通风,对蓄电池室实施有效的防潮措施。在进行招标采购时要严格把关,抵制质量不佳的产品,及时更换元件老化严重、运行时间长的设备。
运行单位要结合某500kV技改工程将其110V直流老系统进行淘汰,将二次电缆长度缩短从而将保护电缆线间的电容减小。在某50k0V技术改良工程的过渡时期制定《05k0V某变电站改造的过渡时期直流接地查找预案》并对其进行演练,如果发生直流接地故障能够保证有序地查找和消除。各套的保护装置的出口继电器要挑选大功率的继电器,这样可以将直流正接地时的误起动跳闸的故障避免。直流系统在并列操作的时候应该满足以下条件才可进行。①电压要相等、不超过5%。系统绝缘良好。②没有接地现象,特别不得有二点接地。
结语
介绍了500kV变电站的直流接地故障类型，分析查找直流接地故障的方法，总结了各方法的适用范围，对处理500kV变电站直流接地故障的工作具有实际指导意义。所述方法适用于500kV变电站直流系统，也适用于其他电压等级具有两段独立直流母线变电站的直流消缺。
参考文献
[1]国家电网公司电力安全工作规程（变电部分）[M].北京：中国电力出版社，2009.
[2]张信，卢灿.直流系统接地的危害分析与处理[J].中州煤炭，2007（1）：58-59.
[3]赵兵.二次直流系统一点接地故障理论分析[J].电力系统保护与控制，2012，40（21）：20-21.
论文作者:刘莉慧
论文发表刊物:《电力设备》2019年第17期
论文发表时间:2019/12/16
标签：母线论文; 故障论文; 变电站论文; 装置论文; 负荷论文; 高压论文; 系统论文; 《电力设备》2019年第17期论文;