・３６・ 科技论坛 变电站直流系统接地故障的探讨 田文武刘智强步丽萍 （呼伦贝尔电业局，内蒙古呼伦贝尔０２１０００） 摘要：通过对直流系统从产生、检测、排除、分析、研究等环节对直流系统接地故障进行较全面的阐述与研究，探讨更为有效的查找和 排除直流接地故障的方法，对提高变电站运行可靠性，保障变电站安全稳定运行有积极意义。 ｌ＿ 关键词：直流系统接地；多点接地；故障排除 呼伦贝尔电网是保障呼伦贝尔生产、人民生活用电的大型区域 ２．１排查流程 ｒ性企业电网，其容量与规模随着呼伦贝尔开发不断发展壮大。自２０ 我们从直流接地危害中可以看出，无论是正极接地还是负极接 世纪８０年代开始建设，电压等级不断提高，电网容量不断扩大，最终 地，只要有一个接地，即对地构成了新的接地回路就要求迅速排除， 形成了２２０ｋＶ网络为骨架，１１０ｋＶ网络为输电主网，３５ｋＶ网络， 否则一旦出现二点或多点接地就会发生故障，乃至发生事故。变电 １０ｋＶ网络现在既有新型综合自动化变电站，也有２０世纪８０年代 站的直流接地虽然是复杂的，但无论是常规保护还是微机保护，其故 投产的使用电磁型继电保护的变电站，因此，变电站的直流系统也存 障的排除法是一致的。通过总结呼伦贝尔电网多年运行中排查直流 在种类繁多，接线情况复杂的实际情况。而变电站的直流系统又恰 系统接地故障的现场情况和经验，其工作流程基本为： 是电力系统中非常重要的电源系统，它是一个独立的电源，不受发电 ２．１．１根据直流屏故障情况显示或直流接地故障检测装置显示 机、站用变以及系统运行方式改变的影响，是由蓄电池组与浮充电 进行判断，分析是否存在误报，确定故障回路及故障种类； 装置并联供给直流负荷的运行系统。作为变电站二次系统的重要组 ２．１．２采用拉路法、分段查找法对直流接地故障点进行查找，确 成部分，主要为控制回路、信号回路、继电保护自动装置、断路器分 定故障点并进行处理。合操作等提供可靠稳定的不间断电源。随着呼伦贝尔电网的不断发 ２．２排查方法 展建设，变电站设备不断增多及更新频繁的实际情况，目前构成了庞 当无法准确判断故障回路时，通常采用的方法称为“拉路法”。直 大而复杂的直流电源网络，客观上增加了查找直流接地故障的难 流接地回路一旦从直流系统中脱离运行，直流母线的正负极对地电 度。正常情况下直流系统正负对地均为绝缘的，系统中有一点发生 压就会出现平衡。所以人们通常将直流接地回路瞬间停电，确定直 接地时，一般情况下并不影响直流系统运行，但当出现两点及两点以 流接地点是否发生在该回路。直流系统是个不间断电源，基于其特 上接地时，就会造成正负极短路，开关和保护回路误动、拒动现象。同 殊性，人们不能随意停电。近年来随计算机的大量使用，微机保护同 时直流系统的故障可能会造成更大故障隐患。所以当发生接地时， 样也不允许人们随意断开直流电源。现场排除故障时，经常发生非 及时采用良好的仪器和准确的判定方法查出并消除故障，对呼伦贝 正常的闭环回路，采用双电源供电回路，以及变电站在现场施工、扩 尔电网的安全稳定运行具有十分重要的意义。 建、修试过程中遗留了直流负载的信号回路、控制回路和保护回路 １直流系统接地的定义、产生与危害 之间没有区分等，使直流接地故障查找难度增加。“拉路法”往往造 １．１直流系统接地定义 成了控制回路或保护回路跳闸等事故。因此，在新型直流系统中，各 当直流系统的正极或负极与大地之间的绝缘水平降到某一整 直流回路分类清晰，由专用断路器控制投退，可以通过操作控制开关 定值或低于某一规定值时，称为直流系统接地；当正极绝缘水平低于 或保险来进行“拉路”检查；当面对许多直流回路交叉严重，无明确控 某一规定值时称为正接地；当负极绝缘水平低于某一规定值时称为 制开关的旧直流系统时，一般通过打开某直流回路特定电缆接头的 负接地。 “打头法”进行分段排查。“打头法”实际上是拉路法的一种延伸应 １．２直流系统接地产生原因 用。采用拉路法进行寻找并分段处理时应照明部分，后操作部分；先 直流系统是个不间断工作长期带电的系统，支路很多，负荷涉及 室外部分后室内的原则。根据现场的故障排除经验，对其方法进行 面广，会因环境改变、气候变化、污染、高温等引起电缆老化、接线端 整理如下：子老化、元件损坏以及设备本身等问题引起绝缘水平下降。一般来 ２．２．１首先确定是正极接地还是负极接地，测量正负极对地电压， 说，投运时间越长，其接地的概率越高。具体分类如下：电缆、设备、元 有效区分是正极接地还是负极接地； ２．２．２两段母线之间的区分，使查找的接地不会大范围扩大，确定 器件老化造成绝缘水平下降，特别是遇到大雨、浓雾等特殊天气引 发直流，电缆、设备、元器件老化造成绝缘水平下降，特别是遇到大 发生直流接地在哪一段； 雨、浓雾等特殊天气引发直流系统接地，天气好转时可能会消失；设 ２．２－３如果有直流接地选线的装置，不能准确确定，有误报的现 备检修或改造施工等原因造成直流系统回路线头松动、脱落并碰触 象，请退出运行中的直流接地检测仪； 金属外壳，造成直流系统接地；变电站二次装置烧毁等情况引起直流 ２．２．４如果站内二次回路有在施工的或有检修试验的应立即停 拉开其工作电源，看信号是否消除； 系统接地，此类情况常常伴有保护动作，开关拒跳、拒合以及焦糊味 止，等情况。 ２．２．５采用分段分部位拉路法，操作电源一定要由蓄电池提供，先 停下重要的回路，如信号回路和照明回路等。 １．３直流系统接地的种类与危害 １．３．１接地种类 应按照下列顺序进行： 从现实直流系统接地的构成上归纳起来有以下几种：按接地极 断合现场临时工作电源；断合故障照明回路；断合信号回路；断合 断合附助设备；断合蓄电池回路。 性分为正接地和负接地；按接地类型上分为直接接地和间接接地；有 闸回路：２＿３直流接地故障误报 的称为金属性接地（也称完全接地）和非金属性接地（也称非完全接 地、）。此外还有按接地情况可分为单点接地、多点接地、环路接地、 在变电站直流系统运行过程中，存在接地故障误报的情况。直流 但测量母线电压及直流回路电阻的结 绝缘和交流半接地等。由于各地的直接接地情况不一样，所以产生 屏绝缘监察系统有接地告警，果却显示正常，这说明系统并未真的发生系统接地。有可能是线路 了许多新名字。 接线存在错误或绝缘监察模块设置存在问题。 １．３．２正极接地危害 在呼伦贝尔１１０ｋＶ氯碱变交工前的自查阶段，曾出现这样一个 正极接地可能造成断路器跳闸。由于断路器跳闸线圈均接负极 问题：每当投入操作电源，直流故障灯开始“亮起一熄灭一亮起一报 电源，当发生系统正极接地时，正极经过大地，构成回路。 警”，绝缘监察模块显示“负极直接接地”负极对地电阻为０１），但是 １．３．３负极接地的危害 通过使用测量工具检测，各回路对地电阻值都正常。通过仔细检查， 负极接地可能造成断路器拒跳。 在接人事故音响的预告信号的电缆线芯后，会触发接地报警，但此线 ２查找、排除直流接地故障的流程与方法 科技论坛 ・３７・ 芯对地电阻正常，并未接地。采用拉路法，从１ １０ｋＶ Ｉ段开始进行逐 兼容性和抗干扰能力差，误报率十分高，并没有大量采用和全面推 段拉路操作，最后确定为１０ｋＶ ＩＩ母线上的一台电缆出线柜引起直流 广，仅为查找时作为参考使用。 接地。通过二次查线，发现从电缆出线柜端子排到线路保护模块后 ４直流系统绝缘监测装置 的接线中出现问题，本该接到模块后方“事故音响端子排”的三根线 直流系统只能有一个接地点，即绝缘监察继电器的接地点。绝缘 芯接到了负责通讯的端子排上，引发了此次直流接地的报警，恢复正 监察继电器是利用平衡电桥原理，当直流系统的正极或负极对地绝 确接线后，警报解除。 缘阻抗降低到某一设定值时，正对地电压或负对地电压差使电桥失 ３直流接地检测装置 去了平衡，发生了变化就可判定绝缘。 ３．１直流接地在线检测装置 ５结论 目前市场上出现了许多直流接地选线装置。一般以信号注入 呼伦贝尔电网中许多变电站已运行多年，直流系统存在一定隐 法、霍尔传感器监测法、磁饱和监测法三种原理设计生产，大致情况 患，在日常运行维护中也存在不少问题，通过对直流系统接地故障产 是在直流的各分支回路上安装一个穿心式的电流互感器，各互感器 生机理的分析，从产生、检测、排除、分析、研究等环节对直流系统接 感应到的信号经过直流接地选线装置分析判断，确定直流接地的分 地故障进行较全面的阐述与研究，探讨更为有效的查找和排除直流 支回路，其安装在支路回路上的传感器编号和接地检测仪显示部分 接地故障的方法，并通过研究开发一种高阻抗的直流接地监测装置 回路对应编号。其优点是能在线监测，实时监测各分支回路的接地 来大大提高直流系统运行安全性，对于建设呼伦贝尔稳固电网，保障 状态，检查接地回路时，如全自动的逐路测试法，如果仪器的精确度 呼伦贝尔生产，人民生活用电具有极大经济及社会效益。 很高，则是一种不可或缺的自动化设备。但由于其测量精度不高、误 参考文献 报率较大、抗干扰能力差，各现场情况不一致等问题，在使用上出现 ［１１陈戌生．电气工程电气设计手册电气二次部分【Ｚ】，２００６，（２）：ｌ５—２６． 了一些问题。 『２１林佑祥．直流系统接地故障查找与分析『Ｊ１．冶金动力，２００９，（２）：３８— ３．２便携式检测装置 ４２． 使用便携式的直流接地故障查找仪，查找直流接地不失为一种 『３１陈肇辉．变电站直流系统接地故障的处理方法『Ｊ］．广东科技，２００８ 好方法，作为拉路法的辅助测试仪，对接地故障的排除在时间上和安 （３）：５—１６． 全上都是好帮手。其特点如人为拉路法，不需断开直流回路电源，移 ｆ４】练静，杨晓斌．对直流系统接地故障的分析与处理［Ｊ］．中国科技， 动式的采集互感器在各分布回路上测量。如果出现接地回路就报 ２００６（５）：１４—２６． 警。这种设备在使用上十分科学。在原理上基本和在线装置的信号 注入法相似。由于其采集传感器可以任意移动，利用其移动的优点 还可以更具体地查找到各接地点。但由于目前产品和各直流系统的 （上接１６８页） 体的健康发展。 ２．４引入绩效考核机制 ２．３营造积极、安全、和谐的学习氛围 教师学习共同体是建立在其成员主动自觉的学习的基础上的， 一个积极和谐的学习共同体对其成员影响力是巨大的。要构建 但其自觉性并不是自发的，其成长也要经历由他律到自律的过程， 这样的共同体，需要从以信任关系和规范两个方面人手［６１。 引入外部必要的激励机制、考核机制十分必要。 ２．３．１信任关系。网络环境为学习者提供了宽松、快捷、自主和 本研究的实践过程中，课题组引入绩效考核机制。李克东教授 开放的学习空间，但对学习者来说，基本需要的缺失将消弱学习动 在第一届《应用ｍｐ—ｌａｂ促进学生数学知识建构研究》课题研究交流 机，影响学习效果。学习者之间的信任是基本需要得以满足的前提， 大会上做了《绩效指引，深化研究》的报告。制订课题绩效指标：ａ教 是网络教师学习共同体形成和发展的心理基础。 学试验实践；ｂ．教学资源开发（课件与课例）；ｃ．教学叙事（访谈）与研 正是缘于团体中各成员之间相互尊重和信任，认为共同体中的 究论文；ｄ．学习共同体活动。从实践来看，这些绩效考核机制对课题 其他学习者的话具有可信性，是值得依赖的，并且学习者都由衷希 研究的启动和深人开展起到了指向和激励作用。 望其他成员能够快乐，愿意帮助其他成员。 ２．５创建合理有效的技术支撑平台 由于团体成员之间的信任和尊重，使每个成员都有心理上的安 远程校际协作学习活动利用网络开展，创建合理有效的校际协 全感，彼此不再因为不能面对面的交流，而感到陌生、不真实，反而 作技术支撑平台十分重要。在课题实践前期笔者发现由于协作平台 学习者积极地把自我情感投射到团体中，给其他学习者以真实的 的功能限制及可用性问题，严重挫伤教师参与远程校际协作学习活 “我”，共同担负起培育舒适、开放的学习环境的责任。只有在共同承 动的积极性。要重新激发一线教师参与的积极性，就需要开发合理 担责任时，才能感到自己是共同体中的一分子，愿意在这个环境中 有效的技术支撑平台。从实践来看，社交网络（ＳＮＳ）型平台具有内在 与其他人共同学习，才能激发成员间的建设性交互，满足新思想、新 的高用户黏着度，能有效增加平台对一线教师参与校际协作学习活 方法的学习需要。团体成员之间如何取得相互尊重和信任，创设安 动的吸引力。 全、舒适、开放的学习环境，所有学习者都在努力着、实践着。 ３结论 在“应用ＭＰ—Ｌａｂ促进中小学数学知识建构研究”项目中，第 实践表明，通过行之有效的实践策略，可以将远程校际协作学 一，参与远程校际协作学习的网上用户使用真名，不使用匿名，因为 习活动引向深入。面向教师专业发展的远程校际协作学习通过网络 匿名会导致社会行为约束的降低，造成团体成员之间的不信任、不 实现我国东西部地区教育资源的共享，借助东部教育发达地区优质 尊重。看似小事的“真名”、“匿名”问题，在网络环境的交往中至关重 教育资源提升和发展西部教师职业能力，缩小东西部基础教育的差 要，它影响到你对别人的尊重和别人对你的信任，甚至影响到自己 异，有力促进我国基础教育的均衡发展。 的发展。第二，通过课题组每年不定期召开的各种会议，如经验交流 参考文献 大会，使教师们从网上回到了现实生活中，由于大家在会议上见过 ［１１夏冬秋．浅谈教师专业化发展与策略ｆＪ１．校长阅刊，２００７，１０． 面，增强了真实感也拉近了彼此之间的距离，促进了彼此的信任。 【２】尹小艳．西部地区教师专业化发展的困境与出路ｆＪ１＿荆门职业技术 ２．３．２规范。“规范”是指共同体成员通过持续的社会性交互活 学院学报・教育学刊，２００７，２２ｆ４１． 动形成的共同遵守的价值标准和行为准则。当代教育管理学家萨乔 ［３］尚茹．学习共同体一教师成长的新途径【Ｊ１．继续教育研究，２００７，１． 万尼认为，“共同体”是因共享的价值和观念基于规范而凝聚成的。 ［４】徐晓东．基于网络的校际协作学习研究『Ｊ１．中国电化教育，２００５，１． “共同体”规范的形成，有利于共同体成员的交流和互动，形成成员 ［５】洪蓉．教师学习共同体与教师专业发展『Ｊ１．现代教育科学，２００７。５： 间的亲密关系，创设良好的学习环境，增强成员对“共同体”的认同 ３９． 感和归属感。“规范”是共同体文化的外在表现，主要涉及语言、行 ［６］Ｙ－作亮．教师专业化和教师学习共同体的建构［Ｊ］．江西教育科研， 为、外观、礼仪等。 ２００６，２．