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   1　直流系統(tǒng)接地的危害

　　要站在電網(wǎng)的高度，從系統(tǒng)的角度去看待直流接地的危害。眾所周知電力系統(tǒng)中直流操作系統(tǒng)采用對(duì)地絕緣運(yùn)行方式，當(dāng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，并不引起任何危害，但必須及時(shí)處理，否則，當(dāng)發(fā)生另一點(diǎn)接地時(shí)，有可能使繼電保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)、拒動(dòng)。

運(yùn)行實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，直流接地不僅會(huì)造成繼電保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)，甚至?xí)斐刹捎弥绷骺刂频脑O(shè)備誤動(dòng)、拒動(dòng)，以至損壞設(shè)備，造成大面積停電、系統(tǒng)瓦解的嚴(yán)重后果。因此，對(duì)于直流接地問題，不能僅從一個(gè)變電站、一個(gè)電廠角度分析問題，要從整個(gè)電網(wǎng)高度去考慮。

　　如2000年7月6日在暴雨天氣下，石家莊220kV大河樞紐變電站，站內(nèi)發(fā)生了直流接地。273－1電動(dòng)刀閘在運(yùn)行中自動(dòng)分閘，無任何信號(hào)。經(jīng)查找分析，273－1刀閘控制箱滲水受潮，確認(rèn)為因直流兩點(diǎn)接地，造成該刀閘誤分。石家莊500kV廉州樞紐變電站，因大雪天氣，直流兩點(diǎn)接地，造成站用380V交流電源控制開關(guān)跳閘。

　　2　直流絕緣檢測監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)狀

　　目前各類絕緣監(jiān)察檢測裝置所采用的技術(shù)原理，與現(xiàn)場實(shí)際情況存在一定的差距，造成了裝置的功能難以完全滿足現(xiàn)場實(shí)際需要。

2.1　絕緣監(jiān)察裝置技術(shù)原理存在的問題

　　對(duì)于生產(chǎn)現(xiàn)場而言，電廠、變電站多年運(yùn)行后，電纜絕緣普遍下降，各種端子箱、機(jī)構(gòu)箱、刀閘輔助接點(diǎn)箱等生銹損壞，密封性下降，遇雨、雪、濕霧天氣，易發(fā)生接地；而且，往往為非金屬性接地(對(duì)地阻值高)、多點(diǎn)接地、正負(fù)極均有接地以及正、負(fù)極絕緣電阻之差較小，形成對(duì)稱性接地故障接地性質(zhì)。

　　而目前各種直流絕緣監(jiān)察裝置(含常規(guī)型、微機(jī)型)對(duì)于直流系統(tǒng)接地的監(jiān)察報(bào)警均采用電橋平衡原理，對(duì)上述高阻對(duì)稱性接地?zé)o法有效檢測。

　　因受電橋平衡原理的限制，裝置只能監(jiān)測非對(duì)稱性直流接地故障，在正、負(fù)極絕緣電阻均等下降或其值相接近時(shí)，裝置不能反應(yīng)。現(xiàn)有各類裝置的對(duì)地直流絕緣監(jiān)測裝置的靈敏度均在兩極絕緣電阻之比為2：1至10：1的范圍。而且，若兩極絕緣電阻相差較大，而實(shí)際上任一級(jí)的絕緣水平并未低于允許值的情況下，也可能報(bào)警，使檢測人員誤認(rèn)為絕緣水平下降。

　　2.2　支路檢測原理存在的問題

　　隨著微機(jī)保護(hù)大量抗干擾電容的安裝使用，直流系統(tǒng)開環(huán)輻射供電運(yùn)行方式的采用使直流系統(tǒng)的對(duì)地電容電流增大。現(xiàn)國內(nèi)廣泛使用向系統(tǒng)注入信號(hào)方式的微機(jī)型絕緣支路選線裝置，實(shí)際上已無法實(shí)現(xiàn)對(duì)接地支路的有效查找。當(dāng)電容電流大于檢測裝置對(duì)絕緣電阻泄漏電流的整定值時(shí)，將造成誤發(fā)信號(hào)，影響裝置的正確判斷。

　　河北省電力公司曾對(duì)4個(gè)廠家的產(chǎn)品進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)檢測，結(jié)論：(1)某支路電阻性接地20kΩ時(shí)，支路查找判斷準(zhǔn)確性相差較大；電阻性接地30kΩ時(shí)，接地支路判斷均不正確。(2)某二支路分別電阻性接地10kΩ時(shí)，支路查找誤報(bào)、漏報(bào)。(3)加入40μF電容后支路檢測失效。

　　運(yùn)行實(shí)踐也證明：如石家莊500kV廉州樞紐變電站，安裝有國內(nèi)某廠的接地選線儀。在380V控制電源直流接地時(shí)，報(bào)出220kV、500kV回路直流接地，對(duì)運(yùn)行、檢修人員查找接地造成了極大的干擾，危及電網(wǎng)安全運(yùn)行。

　　2.3　接地支路的分支接地支路的查找，無有效手段

　　目前，隨著繼電保護(hù)反事故措施的落實(shí)，直流系統(tǒng)中保護(hù)、控制熔斷器越分越細(xì)，數(shù)量越來越多，造成直流屏饋出支路下的分支支路數(shù)量越來越多。現(xiàn)有的微機(jī)支路檢測裝置采用的加裝檢測互感器的方法從技術(shù)上、成本上已難以滿足要求。有的廠家推出了便攜式定點(diǎn)查點(diǎn)設(shè)備，原理仍為注入信號(hào)式，其缺點(diǎn)前面已述。特別需要指出的是，此型裝置的電流傳感器必須為卡鉗式，有氣隙檢測分散性大。

　　2.4　現(xiàn)有的各類絕緣監(jiān)察裝置不能自動(dòng)滿足直流系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的要求

　　按照國電公司新下發(fā)的反事故技術(shù)措施“防止電力生產(chǎn)重大事故的25項(xiàng)重點(diǎn)要求”，樞紐變電站直流系統(tǒng)廣泛采用雙組蓄電池、單母線分段接線方式。兩段直流的母線在并列運(yùn)行方式下(如單組蓄電池容量試驗(yàn)時(shí))，要求及時(shí)停運(yùn)某一段母線的直流絕緣監(jiān)察裝置，以保證直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻不降低，否則可能造成在直流一點(diǎn)接地時(shí)繼電器誤動(dòng)；在兩段直流母線分列運(yùn)行方式下，要求及時(shí)投運(yùn)兩段母線的絕緣監(jiān)察裝置，否則會(huì)造成一段直流母線失去絕緣監(jiān)視。

　　以常規(guī)直流絕緣監(jiān)察裝置為例：兩段直流母線分列運(yùn)行時(shí)，是兩個(gè)獨(dú)立的直流系統(tǒng)，每段母線均投運(yùn)一套監(jiān)察裝置。為了測量對(duì)地電位，每個(gè)絕緣監(jiān)察裝置設(shè)有一個(gè)人為的接地點(diǎn)。為防止在直流網(wǎng)絡(luò)中其它任何地方再發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)而引起繼電器誤動(dòng)，要求絕緣監(jiān)察繼電器的線圈具有足夠大的電阻值。(對(duì)220V直流系統(tǒng)該線圈的電阻值為30kΩ，其起動(dòng)電流為1.4mA。系統(tǒng)中其它繼電器的起動(dòng)電流都應(yīng)選擇大于1.4mA)。在并列運(yùn)行時(shí)，相當(dāng)于一條直流母線一個(gè)直流系統(tǒng)，必須在并列前停運(yùn)一段母線的絕緣監(jiān)察裝置，否則會(huì)造成兩個(gè)30kΩ電阻并列，對(duì)地絕緣電阻變?yōu)?5kΩ，造成一點(diǎn)接地(220kV直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣報(bào)警值為20kΩ)。此時(shí)如再有另一點(diǎn)接地，其接地電流足以造成某些繼電器誤動(dòng)。(幾年前石家莊市內(nèi)某電廠就因?yàn)榻^緣監(jiān)察裝置對(duì)地電阻偏小，再有一點(diǎn)接地就造成保護(hù)誤動(dòng)事故)。同理，在兩段母線由并列運(yùn)行轉(zhuǎn)分列運(yùn)行后，應(yīng)及時(shí)將已停運(yùn)的一段母線絕緣監(jiān)察裝置投入，否則會(huì)造成該段母線及其系統(tǒng)失去對(duì)地絕緣監(jiān)察。

　　現(xiàn)有的各類直流絕緣裝置均不能自動(dòng)適應(yīng)兩段直流母線的分、并列運(yùn)行方式，一般采用在二次接線上利用手動(dòng)開關(guān)或母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)輔助接點(diǎn)切換停運(yùn)一套裝置的接地方式。有的廠家產(chǎn)品甚至不設(shè)手動(dòng)開關(guān)，通過斷開一套裝置的接于直流母線的熔斷器而停運(yùn)裝置。

(1)手動(dòng)開關(guān)一般采用如下方式：

　　兩段母線分列運(yùn)行時(shí)，Q置位置三，1－3、2－3均接通，兩套裝置獨(dú)自運(yùn)行；

　　兩段母線并列運(yùn)行時(shí)，Q置位置一(或二)，一套裝置無接地點(diǎn)停運(yùn)，一套運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)視兩段母線。

　　(2)或者采用固定停、投一套裝置的方法：

　　手動(dòng)方式受人員因素影響大，而且母線運(yùn)行方式的變化是較少進(jìn)行的操作，運(yùn)行檢修人員對(duì)此易忽略。

　　利用輔助接點(diǎn)方式原理與上圖相似，只是手動(dòng)開關(guān)換成了聯(lián)絡(luò)開關(guān)的輔助接點(diǎn)。此方式受接點(diǎn)可靠性因素的影響，特別對(duì)于較復(fù)雜的接線，兩段母線間有多個(gè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)以及動(dòng)控母線分開時(shí)，需多個(gè)接點(diǎn)組合判別的情況，難以滿足運(yùn)行可靠性的要求。

　　3　對(duì)策及效果

　　為解決上述問題，我們與協(xié)作單位聯(lián)合研制一種新型的微機(jī)直流接地選線監(jiān)測裝置――GYM直流接地選線監(jiān)測儀，并做為河北省電力公司2001年科技項(xiàng)目。

　　該裝置相比以往各類裝置，通過在技術(shù)原理上的改進(jìn)，使之更好地滿足現(xiàn)場實(shí)際需要。

　　3.1　GYM的工作原理

　　采用平衡電橋與不平衡電橋相結(jié)合，可有效地檢測正、負(fù)極同時(shí)接地或延續(xù)發(fā)展正、負(fù)極接地，對(duì)地絕緣電阻不受正、負(fù)極接地電阻是否相同或接近的影響。

　　其工作原理：當(dāng)設(shè)備工作在平衡狀態(tài)時(shí)，K1、K2合上，為Ⅰ段母線提供一個(gè)接地點(diǎn)，記錄下此時(shí)的正母線對(duì)地電壓、負(fù)母線對(duì)地電壓，以及Ⅰ段各支路的對(duì)地漏電流值。如果此時(shí)有一點(diǎn)接地發(fā)生，此時(shí)的|V正|≠ |V負(fù)|，根據(jù)電壓的偏差值就可得出接地電阻的阻值。

　　當(dāng)發(fā)生正負(fù)同時(shí)接地時(shí)，則此方法不能準(zhǔn)確測出接地電阻，而需要使用不平衡方法檢測母線對(duì)地絕緣。當(dāng)設(shè)備處于自動(dòng)檢測方式時(shí)，首先采用平衡電橋K1、K2合上，當(dāng)接地的正負(fù)母線的對(duì)地電阻不相等，或不同時(shí)相等，則會(huì)造成正母線對(duì)地及負(fù)母線對(duì)地的電壓偏差，此偏差一旦超過設(shè)定的值(10V)時(shí)，設(shè)備將啟動(dòng)一次不平衡檢測，即將K1、K2分別合上一次，記錄K1合上時(shí)的正負(fù)母線對(duì)地電壓及支路漏電流；K2合上時(shí)正負(fù)母線對(duì)地電壓及支路漏電流，根據(jù)母線對(duì)地的4個(gè)電壓值，即可計(jì)算出正負(fù)母線的對(duì)地電阻

　　R＋=(V3－V1)R0/V1 R－=(V2－V4) R0/V4

　　再結(jié)合支路的2個(gè)漏電流值，即可計(jì)算出支路對(duì)地的電阻Rn＋及Rn－，Ⅱ段母線的檢測方法同Ⅰ段母線。為了克服系統(tǒng)電容的影響，我們采用切換后延時(shí)采樣，以避開電容充放電的過渡過程的影響。

　　3.2　對(duì)直流系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響

　　采用將電橋改為分別投入兩段母線的方法，使直流系統(tǒng)的Ⅰ、Ⅱ段母線是否并列運(yùn)行不影響本裝置的檢測，不影響系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻，自動(dòng)滿足直流系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的要求。

　　采用將電橋改為分別投入兩段母線，這樣在同一時(shí)刻，兩段母線上只有一段的平衡電阻，另一段沒有，采集數(shù)據(jù)根據(jù)投入的電橋在哪一段上就記錄哪一段的辦法。這樣，系統(tǒng)兩段母線是否并列運(yùn)行就不會(huì)影響到對(duì)絕緣的監(jiān)測，不會(huì)降低直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)滿足直流系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的要求。

　　3.3　支路檢測不注入信號(hào)，采用高靈敏度的直流傳感器

　　我們采用高靈敏度的直流傳感器(精度達(dá)0.1mA)，結(jié)合不平衡電橋可以測出多支路同時(shí)接地或同時(shí)平衡接地的情況，并可直接顯示接地漏電流數(shù)值。不需注入信號(hào)。并通過多次實(shí)驗(yàn)，將直流傳感器的抗過載能力提高，過載恢復(fù)后能即刻恢復(fù)其檢測性能。利用系統(tǒng)在絕緣良好的時(shí)候，每月進(jìn)行一次零點(diǎn)掃描，將傳感器的零點(diǎn)誤差消除。

　　3.4　在裝置中設(shè)置定檢方式，方便對(duì)接地支路的分支支路的查找

　　在裝置中設(shè)置定檢方式，通過傳感器對(duì)報(bào)警支路的漏電流的高速檢測與監(jiān)視，直接顯示在裝置的液晶屏幕上，配合拉合報(bào)警支路的分支路熔斷器，有助于查找具體的接地支路，特別是對(duì)于多路、多點(diǎn)接地的情況。

　　3.5　采用防誤技術(shù)，提高裝置的抗干擾能力

　　對(duì)支路電流的采集，因信號(hào)小、易受環(huán)境的影響，我們采用采集母線對(duì)地電壓的辦法。因電壓量是比較強(qiáng)的信號(hào)量，且檢測不易受到外界的影響，用母線電壓計(jì)算出的阻抗如果正常，則支路就不可能有報(bào)警發(fā)生。我們在軟件上封鎖支路報(bào)警的輸出，但同時(shí)計(jì)算支路的信號(hào)電壓值與零點(diǎn)值的誤差。如果誤差過大，則給出支路檢測元件故障的告警信息，顯示在屏幕上，以便及時(shí)排除。

　　4　GYM型直流接地選線監(jiān)測儀的測試、運(yùn)行及鑒定情況

　　4.1　檢測、鑒定

　　裝置研制成功后，樣機(jī)于2000年4月6日通過了電力工業(yè)部電力設(shè)備及儀表質(zhì)量檢驗(yàn)測試中心的檢測并頒發(fā)了檢測報(bào)告(繼電自動(dòng))檢字2000第X017號(hào)，檢測結(jié)論：檢測結(jié)果滿足檢測依據(jù)的要求，合格。并于2001年6月11日，該裝置通過了由河北省電力公司組織的產(chǎn)品鑒定。

　　4.2　現(xiàn)場運(yùn)行

　　首臺(tái)樣機(jī)于2000年9月安裝于220kV許營變電站，運(yùn)行良好。在2000年12月22日下午，許營站發(fā)生直流接地，該裝置準(zhǔn)確報(bào)警，并給出相應(yīng)接地支路編號(hào)。經(jīng)人工檢查，確認(rèn)接地點(diǎn)在該支路上。在隨后的幾天，因現(xiàn)場施工問題，許營站多次發(fā)生直流接地，該裝置均準(zhǔn)確判別報(bào)警。在2001年4月16日，220kV大河變電站在進(jìn)行直流改造過程中，系統(tǒng)發(fā)生直流接地。大河站使用新裝的GYM型監(jiān)測儀查找，該裝置準(zhǔn)確判斷出接地支路，并顯示接地電流為2mA；為確認(rèn)其查找的準(zhǔn)確性，采用直流倒負(fù)荷、分環(huán)等多種運(yùn)行方式，利用多個(gè)直流支路帶接地支路，該裝置均準(zhǔn)確辨別接地支路，接地電流2mA。經(jīng)實(shí)際拉路查找，接地點(diǎn)在202回路，證實(shí)裝置檢測準(zhǔn)確。

　　運(yùn)行實(shí)踐證明，該裝置能夠同時(shí)監(jiān)視兩段直流母線的電壓及正、負(fù)級(jí)對(duì)地絕緣阻抗，不受兩段母線分、并列運(yùn)行影響。對(duì)接地支路的檢測準(zhǔn)確，有利于現(xiàn)場值班員、檢修人員快速準(zhǔn)確地處理直流接地故障，對(duì)確保電網(wǎng)運(yùn)行安全起到了重要的作用。達(dá)到了研制工作預(yù)期的目的。

　　目前，該裝置已在石家莊、滄州、衡水、安陽、長治等地變電站投運(yùn)20余套。