APP下载

变电站直流系统接地故障新型查找方法

2020-06-07王龙杨凯秦川黎月泰

宁夏电力 2020年1期
关键词:定位仪支路直流

王龙,杨凯,秦川,黎月泰

(国网宁夏电力有限公司吴忠供电公司,宁夏 吴忠 751100)

1 问题的提出

变电站直流系统为各种控制、自动装置、继电保护、信号装置、断路器分合闸等设备提供可靠的工作电源,同时也可作为所用电的备用电源[1],是变电站的一个重要组成部分,因此,直流系统的可靠性,对变电站的安全运行起着至关重要的作用。

直流系统供电网络分布广,涉及回路众多,外露部分较多,易受外界环境因素影响引起直流接地报警,造成直流系统不稳定运行。直流系统为不接地系统,直流电源中性点存在于直流系统绝缘监测装置,利用电桥平衡原理,使得正极和负极对地的电阻值大致相同,对地电压平衡。如果直流系统发生接地,电桥平衡被打破,接地极对地绝缘电阻值下降到临界值,引起接地极对地电压降低,非接地极对地电压升高[2]。

1.1 直流接地产生原因

(1)直流系统连接设备众多,回路复杂,长期运行时,二次回路及设备容易老化,对地绝缘性能下降,易引发直流接地故障[3-4]。

(2)安装施工工艺不良、非人为机械力的破坏等,造成电缆绝缘受损,与设备外壳接触,发生接地现象。

(3)受环境气候影响,尤其是在下雨潮湿环境下,户外端子箱和机构箱密封不严进入水分,使得二次直流回路受潮而造成接地[5]。

1.2 直流接地故障分类

(1)按照接地极性划分,可以分为正接地和负接地[6]。对于220 V直流系统,当正极完全接地后,正极对地电压降为0,负极对地电压升为-220 V。

(2)按照接地种类划分,可以分为直接接地和间接接地。对于220 V直流系统,当系统发生直接接地时,接地极对地电压降为0,非接地极幅值升至220 V;当系统发生间接接地时,根据绝缘下降程度不同,接地极对地电压幅值在0~110 V之间变化。

(3)按照接地数目划分,可以分为单点接地、多点接地。通常情况下,系统单点接地虽然不影响系统整体运行,但为了防止多点接地,工作人员也需要尽快排除故障。

1.3 直流接地故障危害

(1)直流系统多点接地会造成断路器误跳闸[7]。图1为直流系统接地模拟,A、B两点直流完全接地,继电器KA触点被短接,跳闸线圈TQ两端电压达到动作值,造成断路器误跳闸。

(2)直流系统多点接地会造成断路器拒动[8]。如图1所示,当B、C两点直流完全接地时,跳闸线圈TQ两端被短接, TQ失电无法动作,造成断路器拒动。

图1 直流系统接地模拟

(3)直流系统多点接地会引起熔断器熔体熔断。如图1所示,当A、C两点直流完全接地时,直流正负极短路,引起熔断器熔体熔断。

1.4 直流接地故障传统查找方法及优缺点

直流接地故障传统查找方法有两种:

(1)瞬间拉路法[9]。即依次拉合电源空开,查找原则为先户外,后户内;先断非重要回路,后断重要回路;先断新投运设备,后断其它设备。

(2)绝缘监测装置查找法。微机型绝缘监测装置在直流系统中已得到普遍使用,能实时监测直流母线和各馈电支路的绝缘状况。当系统发生直流接地故障时,可以实时记录故障信息,及时上传调度中心,同时显示接地回路编号,将故障范围缩小到具体某一支路,为检修人员查找节省一定时间[10]。

以上2种故障查找方法均有一定的缺点,瞬间拉路法虽操作简单,无需其它辅助设备,但盲目性比较大,没有明确范围,在反复进行拉合试验时,易造成设备损坏,存在安全隐患;绝缘监测装置虽能在母线支路上锁定有效故障范围,但无法监测支路以下回路故障范围,仍给检修人员造成一定困难。同时,此类装置抗分布电容干扰性差,造成误报,存在检测精度不高等问题。

鉴于传统故障查找方法查找用时长、精准度低,变电站引入了一种新型直流接地故障定位仪,该定位仪可以精准查找接地故障点,有效消除故障,确保变电站直流系统安全、可靠运行。

2 直流接地故障新型查找方法

2.1 新型直流接地故障定位仪工作原理

该故障定位仪由2台装置组成:1台为直流母线监测与信号发生器;另1台为支路检测或接地点查找信号接收器(电流钳)。当直流系统发生接地故障时,信号发生器产生超低频直流检测信号,电流钳可在接地点处接收超低频直流检测信号,达到接地故障点查找目的,接地电阻越小,电流钳接收检测信号输出幅度越大。

具体使用方法:在支路检测中,首先利用仪器判别接地极性,若为正接地,可在正极与地之间装设信号发生器;若为负接地,可在负极与地之间装设信号发生器。信号发生器装设完毕后,可在直流各分支回路移动电流钳以查找故障接地点。检测信号的强弱与接地电阻成反比,电阻越小,电流钳接收到的检测信号越强。

2.2 现场案例

2018年4月12日,某110 kV变电站报“直流接地”信号,直流绝缘监测装置显示:“直流系统正极接地;101Z支路发生接地故障”。该变电站直流系统接线如图2所示,直流母线引出8条支路,其中101Z支路为110 kV I段控制电源,且110 kV I段设备屏顶小母线又引出8条支路,直流绝缘监测装置虽报101Z支路发生接地故障,但无法确认具体支路回路的故障点,给查找带来一定的困难。

现场检修人员利用新型直流接地故障定位仪后,在15 min内便查到了故障点,具体过程如下:

(1)根据故障信号提示,检修人员用万用表测直流母线正极对地电压0 V,负极对地电压-230 V电压。确定正极接地后,检修人员将信号发生器接至正极母线与地之间,手持电流钳夹在101 Z支路正极线路上,电流钳显示19,证明101 Z支路存在接地现象。

图2 某110 kV变电站直流系统分配

(2)确定101 Z支路后,检修人员利用电流钳从201 Z至208 Z支路依次查找,201 Z至207 Z均显示2,证明这7条回路正常。

(3)在208 Z 1号保护测控屏内,继续上述方法,最终查到户外1号主变有载调压端子箱内1根滤油机线路正极接地,故障消除后后,直流接地信号消失。

3 效果评价

(1)经过实践检测,采用新型直流系统接地故障定位仪后,变电站直流系统查找故障时间由原来2 h缩短至30 min。从2018年4月至2019年6月,宁夏吴忠地区共发生直流接地36起,利用新型直流系统接地故障定位仪快速准确查找故障成功率为100%。

(2)新型直流系统接地故障定位仪产生的是低频直流信号,对直流系统分布电容及电磁干扰抑制能力较强,不会发生误报,同时采用微电脑进行软件滤波算法,精度高,定位准确性大大提高。

(3)采用新型直流系统接地故障定位仪,不需要对直流系统中各负荷进行停电处理,只需电流钳监测电流即可,大大提高了直流供电的可靠性,降低了安全隐患。

4 结 论

(1)对直流系统故障产生原因、故障类型及故障危害进行了分析,直流系统对于变电站安全可靠运行至关重要,应及时处理,避免影响变电站直流系统安全、可靠运行。

(2)介绍了传统和新型直流接地故障查找原理及方法,并对2种方法进行比较,通过实际案例验证了直流接地故障新型查找方法的优越性。

(3)新型直流系统接地故障定位仪在生产实际应用中,性能稳定,准确率高,为检修人员查找直流接地故障提供了技术支持,保证了变电站安全稳定的运行。

猜你喜欢

定位仪支路直流
一种新的生成树组随机求取算法
“宁电入湘”直流工程再提速
浅谈独立支路法求混联电阻电路的等效电阻
采用水下混凝土灌注标高定位仪进行标高定位的研究
一款高效的30V直流开关电源设计
支路不对称发电机故障下定子电磁力仿真分析
抽水蓄能机组定子支路数应用与研究
汽车维修中四轮定位仪的作用及应用
腰椎穿刺定位仪设计
变电所如何快速查找直流系统接地