电力系统继电保护装置直流接地问题的处理分析

作者:未知

  【摘  要】本文论述了变电站直流系统及继电保护系统的组成、作用及相互关系,详细分析了直流系统接地对继电保护系统的影响(误动、无动作或损坏元器件),在此基础上从设计、安装、验收、故障排查及运维管理等方面提出避免直流接地的各项措施,有利于保证继电保护系统的可靠性,维护电力系统运行安全。
  【关键词】继电保护装置;直流接地;分析
  引言
  随着用电产品在工业生产及人们日常生活中的使用量不断增大,电网负荷也在持续增长,人们对电能供应质量及稳定性的要求越来越高,电力系统的安全稳定运行与供电质量息息相关,继电保护装置在电力系统的保护方面发挥着重要的作用,继电保护装置可将电力系统中的故障区域迅速切断,降低故障影响,避免发生重大故障,有效的保证电力系统运行的可靠性,继电保护装置作为用电设备,需要直流系统供给电能,如果出现直流接地问题,继电保护装置将不能的正常动作,因此,直流接地问题需要引起重视。
  1.直流系统及继电保护系统基本概述
  1.1直流系统
  变电站直流系统包括充电设备、蓄电池组及直流馈电屏等部分。电力系统正常运行时,直流系统可作为继电保护装置、断路器及通讯设备的电源;电力系统发生故障时,由于充电设备、蓄電池组具有一定的独立于交流电网之外,可为继电保护及自动装置、断路器、通讯设备及事故照明提供稳定的电能,保证电力保护装置及照明设备即使在交流电中断的情况下也能正常运行。电力系统运行过程中,直流电源会由于某些原因出现接地,直流接地有可能造成电源短路、保险丝融化等故障。因此,直流接地现象是定期检查的重点项目。
  1.2继电保护系统
  电力系统故障来源一般是自然因素及自身电路老化(三相接地、电路短路),为避免电路系统故障影响电能的正常输送,继电保护装置的配备必不可少,例如,可在变压器、母线、发电机中安装继电器,继电保护系统的主要作用是在电力系统出现故障的情况下立即切除故障设备,降低故障危害;实时分析电器系统中设备的工作状态,当电器设备出现异常时,发出故障信号及时报修处理或直接切除,可靠的保证电力系统的安全。
  2.直流接地的影响
  ⑴直流系统正接地
  直流电源正极接地,会造成保护误动(例如,断路器跳闸)。由于电源负极直接触发电力系统保护装置的各项动作,如果正接地,断路器跳闸线圈及电源负极带有负极电性,导致继电器触发。因此,直流电源一旦出现正接地现象,继电保护装置将不能正常工作。
  ⑵直流系统负接地
  直流电源的负极与地表直接连接会形成负极接地现象,这种情况下会将中间继电器或跳闸线圈短接,电力系统中保护元件检测到设备异常时,会发出电力信号,直流系统出现负接地现象后继电器将无法感知这些信号,继电器无法判断电力系统中元件是否出现故障,继电器器在设备故障出现时无切除动作,故障设备不能及时隔离。
  ⑶直流系统一点接地
  直流电源正负极均与高阻抗串联,如果负极经过中间继电器接地,继电器会流经两种电流,一路来之电源正极、高阻抗、接地点、继电器及负极线路,一路是直流系统分布电容电流,来之负极、继电器线圈及接地点线路,两种电流的叠加使继电器内部电流出现异常,导致继电器发生误动。叠加电流的大小与电缆分布电容有关,长期使用的电缆内部会慢慢形成等势电容,一点接地使得电容两端电压出现较大差值,继电器在两端电压达到动作规定值时发生误动。
  ⑷直流系统两点接地
  直流系统的在工作的过程中,由于外界因素的影响,直流电源两点与地表连接形成两点接地的现象。两点接地出现后,继电器、地表及线路中的两点形成电流回路,电源没有串联高阻抗,电源线路中的电流值较大,直接进入继电器,影响继电器的工作效率,如果电流值过大,继电器内部元件会发生故障无法继续使用。随着继电器长时间高负荷状态,将导致跳闸线圈烧毁,继电器触发功能丧失。另外,直流系统两点接地还可能造成继电器的熔丝因为长时间受热发生熔断损坏。
  3.直流接地的处理及防范措施
  ⑴直流系统发生接地故障时,先将直流熔断器取下(先取非接地极的熔断器),观察直流接地是否依然存在;采用科学合理的排查方法(拉路法、逐点排除法等)将故障全部消除;投熔断器时,为了防止断路器误动,先投非接地极的熔断器,先使非接地极在该支路的正、负电源间未形成回路前充上一定电压。
  ⑵电力系统的设计、施工、验收要严格按规范执行,根据事故产生最大冲击负荷确定直流电源容量。以增加保护功能冗余度及消除寄生回路为原则,确定相关回路配置。根据正常负荷与故障时冲击负荷的大小来确定直流熔断器型号,经试验确定熔断器与自动小开关之间的配合关系,熔断器上下级之间的配合要充分考虑幅值关系、熔断时间关系及选择性要求。
  ⑶加强直流系统的运维管理,做好直流系统蓄电池的维护工作,按规定要求充放电,及时更换不合格的电池,确保蓄电池的电压及容量在合理范围内。定期检查熔断器的接触部分是否完好,氧化严重的需要打磨处理,及时更换超过服务期限或接触不良的熔断器。
  ⑷按规定检查各支路直流系统的绝缘是否良好。在保证隔离开关在断开位置,合上该支路的断路器,取下熔断器,在熔断器的下方短接正负极,用兆欧表检查,发现有接地现象应立即处理。
  ⑸保护线路规划中,直流操作、信号及控制负荷必须使用专用熔断器供电,供电路线相对独立。避免操作、信号工作影响控制回路的正常工作;同时,直流回路与低压交流回路使用专用的电缆线,避免低压交流回路故障影响直流系统。
  4.结论
  电力系统运行的过程中,其安全可靠性以继电保护装置动作的可靠性为基础,直流系统作为继电保护装置的电源,由于外界因素或检修不及时出现接地,将引起继电保护装置的误动或无动作。为了维持稳定的电力供给,电力企业根据实际运行情况,结合配电设备配置,制定合理的检修计划,避免直流系统接地现象的发生,保证继电保护装置动作的准确性,维护电力系统安全运行。
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  (作者单位:国网浙江象山县供电有限公司)
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