一起220kV变电站直流系统接地故障查找及分析

文章编号:)1007-290X(200603-0052-03

广东电力

GUANGDONGELECTRICPOWER

Vol.19No.3

Mar.2006

一起220kV变电站直流系统接地故障查找及分析

尹星光1,余国雄1,徐玉风2()1.广东电网公司惠州供电局,广东惠州516001;2.广州千顺电子有限公司,广州510630

摘

要:叙述了一起220kV变电站直流系统复杂接地故障的查找过程。借助便携式直流接地探测器,经过认真

细致的检查,分别找出了2499断路器汇控柜连接电缆的电缆芯对地绝缘不良、2493断路器汇控柜中继电器线圈因跨段接线造成直流-直流串电以及主变压器的Ⅰ段和Ⅱ段重动电源正极串电的故障,并予以解决。最后进行了理论分析,并对该站现有直流系统存在的问题提出了解决方法。关键词:变电站;直流系统;接地故障中图分类号:TM645.2

文献标识码:B

DetectionandanalsesofaDCsstemgroundinaultina220kVsubstationyygf

112

YINXin-uanuo-xionu-fenggg,YUGg,XUYg

(,G,H,G;1.HuizhouPowerSulureauuandonowerGridCoruizhouuandon16001,China2.GuanzhouppyBggPp.gg5g

,,G)lianshunElectronicsCo.Ltd.uanzhou510630,Chinag:,AbstractInthispaerthedetectionofacomlexDCsstemgroundinaultina220kVsubstationisdescribed.WiththeppygfaidoftheportableDCgroundinetectoranduoncarefulinvestiation,itwasfoundthatthereexistedthefaultsofpoorgdpgroundinsulationofconnectinablecoreinthecontrolcubicleofCircuitBreaker2499,mixedconnectionofrelaindinsggcywg

inthecontrolcubicleofCircuitBreaker2493,andmixedconnectionbetweenthereeatinowersourcesoftwoDCcircuitspgpofamaintransformer.Corresondineasuresweretakenandthefaultseliminated.SolutionstotheproblemsofthepgmexistinCssteminthesubstationarealsoofferedbasedontheoreticalanalsis.gDyy:Keordssubstation;DCsstem;roundinaultywyggf

1 接地故障现象

2005年8月2日,广东电网公司惠州供电局220kV仲恺变电站发生直流系统接地故障。继电保护人员现场查看接地告警装置,发现1号、2号监控模块负极对地电压为-74V,不发接地告警信号。选线装置负极对地电压也为-74V,负极接地电阻19.2kΩ,发出接地告警信号。当时是供电高峰期,该变电站是重要的220kV变电站,考虑到采用短时间拉闸查找接地故障的方法存在一定的风险(曾经有过在查找直流接地故障期间出现跳闸的先例),为尽快排除直流接地故障,保证电网安全稳定运行,决定采用某公司生产的lDB-51型便携式直流接地探测器进行检测。在不退出监控模

收稿日期:2005-10-10

块和选线装置的情况下,检测到直流系统No.2段的42号,No.1段的16号、13号及6号支路均有接地,其中,No.2段的42号支路接地电阻约为7ko.1段的16号支路接地电阻约为18kΩ,NΩ,

13号和6号支路约为20kΩ,从表面判断,存在着负极大电阻接地情况。按照常规,继电保护人员决定从接地最严重的42号支路着手查找故障。

2 直流接地查找

该220kV变电站直流系统有两套蓄电池和充电机,分别接入No.1段和No.2段母线。两段母线均装有监控模块,用于检测母线电压、蓄电池输出电流、充电机输出电流、负母线对地电压以及直流系统是否有接地故障,并相应地发出接地告警信号。No.1段母线还装有一套直流接地告警及选线

第3期尹星光等:一起220kV变电站直流系统接地故障查找及分析

)\"

装置,检测母线与正、负极的对地电压及对地电阻等。监控模块和告警选线设备都设有桥电阻R=

40kΩ的平衡电阻回路,并接入大地,如图1所示。

织在一起,似乎对于查找42号支路接地已经无从着手。于是转而查找16号支路18kΩ的接地故障。2.2 16号支路接地点的查找

16号支路接地查找时,很快查到220kV惠仲乙线2499断路器汇控柜及以下回路存在直流接地现象。由于汇控柜内空间狭小,用便携式探测器查找有困难,相对来说干扰也大,影响判断,因此,图1 现场直流系统接线简图(桥电阻为40k!)

.1 42号支路接地点的查找

如图2所示,No.2段42号支路在2号主变压器本体保护重动电源(4DK)、主变压器中压侧102断路器重动电源(5DK)分为两个回路,接地电阻由a点的7kΩ,变为b点、c点的16kΩ,b点再往后,又分为两个回路,d点、e点测得接地电阻约为35kΩ,继续往后查,发现到了No.1段母线的回路,说明两段母线的回路有混接的现象。并且支路越来越多,难以往下查找。

图242号支路接地情况

继保人员为了确定42号支路是否发生接地,申请临时断开4DK和5DK。当断开4DK和5DK时,发生新的接地告警:1号监控模块负极对地电压为-165V,发接地告警;2号监控模块负极对地电压为-5V,发接地告警;选线装置负极对地电压为-164V,正极对地电阻9kΩ,发接地告警。

此时现场接地故障变得扑朔迷离,多种因素交

我们采用摇表逐段查找,发现“SF6泄漏”信号回路存在接地现象,并和惠仲乙线Ⅰ段控制电源有串电现象(关掉2499断路器的Ⅰ,Ⅱ段控制电源,测到Ⅰ段控制电源还有-30～-28V电压,后确定为2499断路器的信号重动电源)。进一步的检查范围是将接地故障点限制在2499断路器汇控柜至L2相开关操作箱的连接电缆上。挖开埋设电缆,发现此电缆由于施工不良,电缆保护层已破损,有十几根电缆芯对地绝缘不良,在故障发生期间,正逢雷雨季节,雨水慢慢渗入电缆破损处,从而造成直流接地。对该电缆进行更换后,16号支路恢复正常。2.3 4DK和5DK断开后的接地故障查找

4DK和5DK断开后,No.1段母线告正极接地(正极对地电压55V),No.2段母线告负极全接地(负极对地电压5V),同时惠仲甲线2493断路器控制回路发“第二组控制回路断线”和“SF6气压低跳闸闭锁”信号。将仪器信号源加在No.2段母线,检测到25号支路有20kΩ电阻的接地。拉开2493断路器Ⅰ,Ⅱ段控制电源后,1号、2号充电机报正、负直流电压正常,可见这现象与2493断路器控制回路有关(25号支路向惠仲甲线2493断路器控制回路提供直流电源)。在接地探测器帮助下继续查找,发现接地点在2493断路器汇控柜内,检查汇控柜内K55继电器动作不完全,测得继电器线圈工作电压只有60多伏(正常为110V)

,进一步检查回路发现K55继电器线圈接的正电电

压为Ⅰ段控制电源电压,而负电电压为Ⅱ段控制电源电压,即Ⅰ,Ⅱ段控制电源通过K55线圈(内阻8.9kΩ)

正、负极串电。显然,这是直流-直流串电现象,由直流系统No.2段负极经K55线圈串接到No.1段正极,串接点也就是接地点。后把K55的正电源改为Ⅱ段控制电源正电源后,在2号主变压器中压侧102断路器和主变压器本体保护重动电源合、分情况下,1号、2号充电机都显示正常。

在25号支路检测到的接地电阻为20kΩ。从

2)#

广东电力

第19卷

图3可看出,25号支路接地电阻是K55继电器线圈内阻(与选线装置、1号监控模块RK59.2kΩ)5=/桥电阻的总电阻,即R24=19.2kΩ,5=RK55+R与实测相符。

测5,%2+=2实测2。%2+计算值5V)20V(15V)与实测值有些出入,这与参数不完全准确有关。3.2 42号、13号、6号支路接地现象分析

如图5所示,lDB-51信号源输出电流HD经2号蓄电池流向2号正极,再经4/2号支路、4DK图325号支路接地故障回路

处理完故障后,再次合上4DK,5DK两开关,测量两开关的下端,发现还带有110V的正电压,说明其控制回路尚有串电现象。经检查,发现2号主变压器的Ⅰ段正电信号重动电源和Ⅱ段重动电源正极串电(

重动电源其实为Ⅰ,Ⅱ段控制电源)由于是正对正串电,引起Ⅰ,Ⅱ段控制电源正电压完全相同,出现这种现象的原因是由于该站初建时其直流系统仅为一段母线,后来由于扩建,增加为两段母线,在设计、施工过程中,新旧直流回路混接。找到原因后,寻找适当地方,将二者予以解环,问题迎刃而解,至此,故障得以彻底处理。

支路直流接地分析

.1 25号支路接地分析

将图3简化为图4,以便计算No.1和No.2段母线接地情况。

图425号支路接地等效电路

图4中,RK55=10kΩ(K55继电器线圈电阻实测值为9.2kΩ),R=40kΩ,61=62=220V(母线电压)。根据已知条件,可求得%1+=55V(

实5DK,分为HD1和HD2,经13号、6号支路流向No.1段正母线,汇合成HD,又经接于1号正极的桥电阻流入大地,经大地返回lDB-51信号源。

图542号、13号、6号回路简图

因而从42号支路检测到的接地电阻为,1号母线所有桥电阻与16号支路接地电阻的并联值R/4=10kΩ。

到13号、6号支路,由于接地信号电流分为两路,电流基本相同,电阻值相应增加一倍,即2×10kΩ=20kΩ,实测为20kΩ。

4 该直流系统接地告警、选线存在的问题

如图1所示,只有2段独立的直流母线,却有3个人工接地点,按有关规程,应该只在每段母线设一个人工接地点,以检测本段母线及回路是否发生接地,并发告警信号。因而,须减少一个人工接地点。否则No.1段母线存在2个人工接地点,当发生一点接地时,产生的漏电流比设计值大一倍,有可能使保护等设备出现误动或拒动。

接地选线装置是采用注入信号原理进行选线的。接地选线装置接在No.1段母线,因No.1段、No.2段母线分开运行,那么当No.2段发生接地,选线装置并不能检测到,即使2号监控模块告知选线装置No.2段有接地发生或人工对No.2段进行选线,由于选线装置输出的信号不能流向No.2段,同样无法选线。

(下转第70页)

33%’

广东电力

第19卷

结水的精处理,整个水汽系统中杂质极少,从表面上看,可以不加或少加磷酸盐,但是,我们认为,仍然要合理地控制炉水磷酸盐的质量浓度,使之不能过高或过低,要充分发挥磷酸盐在系统中对管壁的保护作用。

)从图2、图3的炉水、饱和蒸汽、过热蒸c

汽活性硅的质量浓度来看,2台机组硅的质量浓度都维持在较低水平上,并且相差很小,而垢样分析的结果也显示两者之间相差较小,且含量也很小。)从图4统计的炉水、饱和蒸汽中铁的质量d

浓度来看,2台机组铁的质量浓度也都维持在较低水平上,并且相差很小。另外,垢样分析的结果也证实了这一点。

)从凝汽器检查的情况来看,海生物的生长e

情况都不是很严重,但是,钛管有部分被堵塞,说明胶球擦洗钛管情况不理想或者没有投运胶球装置;6号机组有海鳗生长,表明循环海水中余氯严重不足,因海鳗的生长要求海水水质比较干净,在回水室发现了海鳗,从侧面说明三期制氯站加药装置运行不佳;钛管端板的防腐层完全脱落,大修中要重新做防腐措施;主油箱冷却器海水侧钛管端板有海螺生长,进一步说明余氯含量不足,应该引起有关部门的高度重视。

盐,热力设备表面保护膜完好。在有资料可查的同类型机组中,化学监督做得比较好。

)从降低热力设备积盐来看,磷酸盐的质量b

浓度应该维持在较低的水平,但是,从保护热力设备不腐蚀的角度来看,磷酸盐的质量浓度应该维持在一定的水平。5号机组磷酸盐含量控制得较好,热力设备表面干净,6号机组在防止腐蚀方面做得较佳,热力设备表面保护膜完好。

)应该尽快调整好电解海水加氯装置,维持c

循环海水中的残余氯含量在合适的水平上,抑制海生物在凝汽器等设备内的生长。

)从精处理混床检查的情况来看,进水水帽d

内存有大量树脂,孔板变形,边沿螺杆断裂,说明混床运行工况不良,进水分配不均衡和超压问题亟待解决。

参考文献:

[]肖作善.热力设备水汽理化过程[1M].北京:水利电力出版

社,1990.

[]曹顺安,谢学军.锅炉磷酸盐水处理对碳钢耐蚀性影响的研究2

[]():J.华北电力技术,2001413-16.

[]吴仕宏.锅炉内磷酸盐处理工艺的应用与发展[]3J.

():2力,2000,3330-24.

[]D/]4LT561-1995.火力发电厂水汽化学监督导则[S.

中国电

4 结论和建议

)第三期2台新建机组水汽品质优良,运行a

状态俱佳。从检查的部位来看,基本没有腐蚀和积

作者简介:刘建中(,男,四川仁寿人,工程师,工学学1969-)士,从事火电厂化学监督及相关管理工作。

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<(上接第54页)解决办法:

)更换选线装置,选择可满足两段母线分开a

运行的选线装置,以满足现场运行要求。同时要退出1号、2号监控模块中接地告警功能,以免出现3点人工接地。

)退出1号监控模块的告警功能,减少一个b人工接地点,选线装置只对No.1段出线有效。

及早消除。

)继电保护人员拥有良好的个人技术,掌握b

各种技能,熟悉管辖设备,是进行故障处理重要保证。

)变电站二次回路必须规范化,对于扩建工c

程,新旧回路的接入必须慎之又慎,要严格把好验收关。

)加大对隐蔽工程的验收力度,确保设备无d隐患。

作者简介:尹星光(,男,湖南邵阳人,继电保护工程师,1969-)工学硕士,从事电力系统继电保护工作。

5 结束语

)工欲善其事,必先利其器,在查找直流接a

地过程中,一台先进的仪器可起到了事半功倍的效果,大大缩短了查找时间,提高了效率,保证故障