王逸寧

　　國(guó)能廣投柳州發(fā)電有限公司，廣西柳州 545600

　　摘要：近年來(lái)，我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)不斷供電提出了更高的要求。繼電保護(hù)裝置作為電網(wǎng)重要組成部分，安全性和效率對(duì)社會(huì)所有主要行業(yè)的能耗效率有著巨大影響。本文以理論實(shí)踐為基礎(chǔ)，直接分析了直流接地故障對(duì)電氣系統(tǒng)的損傷。

　　關(guān)鍵詞：直流接地;電力系統(tǒng);危害

　　引言

　　直流電源接地一般分為內(nèi)部接地及外部接地。內(nèi)部接地一般是由于設(shè)備老化，內(nèi)部電纜破損或者違規(guī)施工造成直流電纜接地;外部接地一般是由于異常天氣造成，例如雨水及潮濕天氣，會(huì)使設(shè)備端子盒或外殼受潮、吸水，降低二次電源的絕緣，從而導(dǎo)致直流電源接地故障 。此外，施工人員和維修人員對(duì)直流電源線的不當(dāng)改造都有可能導(dǎo)致直流電源接地。所以設(shè)備老化和異常天氣是直流電源接地的主要原因。因此直流電源異常變化導(dǎo)致直流母線的及時(shí)隔離或故障預(yù)測(cè)是當(dāng)今電力系統(tǒng)迫切需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題。

　　1直流系統(tǒng)接地產(chǎn)生原因

　　直流系統(tǒng)適合長(zhǎng)期穩(wěn)定且不間斷的電源裝置，一般允許向大面積設(shè)備和線路供電，作為繼電保護(hù)裝置的電源，因此在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下情況下，可能會(huì)因熱、污染、氣候和環(huán)境的變化而損壞直流電纜絕緣，比如設(shè)備板件老化，內(nèi)部絕緣受損、直流電纜老化，絕緣下降。直流系統(tǒng)使用時(shí)間和絕緣下降時(shí)間成正比。主要體現(xiàn)在:(1)影響絕緣的組件、設(shè)備和電纜損壞。霧、暴雨等惡劣天氣也可能導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地，通常在較好的天氣下恢復(fù)正常。(2)拆除、分離和接觸設(shè)備金屬外殼，如果直流系統(tǒng)的接線受到設(shè)備外殼的影響，可能導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地，例如通過(guò)施工或設(shè)備修理導(dǎo)致電纜外皮破損接地;(3)導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地的原因還有設(shè)備二次回路的中間繼電器燒損，導(dǎo)致正負(fù)極短路，這情況下通常會(huì)產(chǎn)生燒糊氣味，從而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)的拒合拒分等。

　　2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置直流接地問(wèn)題

　　直流正極接地也有可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)的情況出現(xiàn)，因?yàn)橐话闾�閘線圈都會(huì)連接負(fù)極電源，如果回路再發(fā)生接地或絕緣不良的情況就會(huì)引發(fā)保護(hù)誤動(dòng)作。一般的繼電保護(hù)裝置都是利用電源的負(fù)極接入繼電保護(hù)裝置，如果在設(shè)備正常運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生正極接地的情況，就會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的電源負(fù)極斷電，而且電纜間會(huì)產(chǎn)生少量正極電源負(fù)荷，導(dǎo)致負(fù)極斷電的線砸產(chǎn)生負(fù)電荷。一旦發(fā)生這種情況，繼電保護(hù)裝置就會(huì)立即接收指令并啟動(dòng)，發(fā)生繼電保護(hù)誤合斷路器，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置不會(huì)再起到保護(hù)作用。

　　3排除直流接地故障的方法

　　(1)定頻法。其工作原理是，在接地故障點(diǎn)，將一個(gè)低頻交流信號(hào)注入直流系統(tǒng)正極和負(fù)極，使用電流互感器時(shí)，分別檢測(cè)直流系統(tǒng)中的每個(gè)支路電流，如果電流互感器電流相互抵消，則支路不會(huì)發(fā)生接地故障;如果電流互感器電流不再平衡，則測(cè)量連接處的交流電流值，計(jì)算并獲得絕緣電阻，通過(guò)與設(shè)定值的比較，判斷該點(diǎn)是否發(fā)生接地故障。該方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，主要應(yīng)用于便攜式檢測(cè)裝置中。缺點(diǎn)是檢測(cè)結(jié)果更依賴(lài)于系統(tǒng)分配容量，這可能導(dǎo)致誤判。

　　(2)變頻法。提出該方法是為了使分布式容量對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生更大的影響。其原理是在定頻法的基礎(chǔ)上，將兩個(gè)振幅和頻率相同的低頻交流電壓信號(hào)輸入直流系統(tǒng)的正極和負(fù)極，通過(guò)用鉗式電流表觀察直流系統(tǒng)中各支路電流大小的變化，尋找接地位置。接地電阻或交流線路隨著地分配容量的增加，會(huì)導(dǎo)致找不到接地支路。因此，添加低頻交流信號(hào)會(huì)增加直流系統(tǒng)的電壓紋波系數(shù)，從而影響直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

　　4直流電源接地故障模型的構(gòu)建

　　4.1電流信號(hào)識(shí)別函數(shù)

　　直流接地時(shí)，采用主電源元件檢測(cè)突然電流波動(dòng)和頻率波動(dòng)，分為四個(gè)主要步驟:第一，正交函數(shù)作為直流電源調(diào)節(jié)函數(shù);第二、調(diào)整電流變化幅度限值，以獲得穩(wěn)定和脈沖信號(hào)。第三，比較各組電流值，在電流波動(dòng)超過(guò)預(yù)期值時(shí)輸出直流輸出信號(hào);第四，確定電流波動(dòng)最大的時(shí)間，跟蹤接地裝置。

　　4.2接地故障定位

　　當(dāng)直流電源工作時(shí)，電流方向不會(huì)改變，并且表示相同的波形。直流電源上的接地插頭會(huì)產(chǎn)生相反的波形，可能會(huì)危害電氣系統(tǒng)。臨時(shí)波中反向波形發(fā)生的次數(shù)越多，接地就越困難。對(duì)于普通波形，結(jié)果為0，顯示輸出結(jié)果為1的相反波形。如果電氣系統(tǒng)被反向波形損壞，結(jié)果為2，使用上述標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置檢查電力系統(tǒng)中的直流電源接地，確定系統(tǒng)絕緣是否損壞。

　　5電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置直流接地問(wèn)題的對(duì)策

　　5.1認(rèn)真排查直流接地問(wèn)題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題根源

　　直流接地問(wèn)題在繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行中十分常見(jiàn)，數(shù)據(jù)表明，誘發(fā)直流接地問(wèn)題的因素具有多種，可以歸類(lèi)為內(nèi)在因素和外在因素兩種。因此，要想盡可能減少直流接地情況的發(fā)生，需要積極探索有效對(duì)策，并進(jìn)行深入有效地分析。一方面，仔細(xì)排查各個(gè)接地支路，重點(diǎn)排查絕緣監(jiān)測(cè)裝置中存在的問(wèn)題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生直流接地的源頭;另一方面，確保繼電保護(hù)裝置和回路的安全，盡可能減少排查故障的時(shí)間。確切來(lái)講，在進(jìn)行直流接地問(wèn)題排查時(shí)，需要按照室內(nèi)至室外的順序，以最快的速度找到直流接地問(wèn)題的根源和位置，而且在排查過(guò)程中要盡量保證直流負(fù)荷分段開(kāi)環(huán)運(yùn)作，同時(shí)將直流線路中的母線和環(huán)路的開(kāi)關(guān)及時(shí)斷開(kāi)，再運(yùn)用拉路法排查故障。應(yīng)注意的是，工作人員在具體實(shí)操中，一定要確保切斷回路的時(shí)間小于3s，確保人身安全，然后再進(jìn)一步觀察直流接地信號(hào)。

　　5.2加強(qiáng)培訓(xùn)，提高相關(guān)人員的專(zhuān)業(yè)水平

　　電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置復(fù)雜龐大，導(dǎo)致直流接地問(wèn)題的因素多種多樣，因此需要嚴(yán)格要求相關(guān)工作人員具有較高的技術(shù)水平。電力公司應(yīng)對(duì)相關(guān)工作人員定期開(kāi)展培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，以此提高其相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)掌握水平和實(shí)際操作能力。保證發(fā)生直流接地問(wèn)題時(shí)，工作人員可以在最短的時(shí)間內(nèi)修復(fù)故障，并能預(yù)防類(lèi)似問(wèn)題。

　　5.3加強(qiáng)直流電源管理，降低直流接地問(wèn)題發(fā)生的概率

　　加強(qiáng)直流電源管理的主要目標(biāo)是:保證直流設(shè)計(jì)、裝配和模塊質(zhì)量。根據(jù)系統(tǒng)繼電保護(hù)的實(shí)際情況，確保繼電保護(hù)裝置的電壓供應(yīng)系統(tǒng)符合相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求。在安裝和調(diào)試過(guò)程中，必須仔細(xì)分析某些細(xì)節(jié)問(wèn)題，特別是直接問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生的情況，并且必須采取行之有效的措施。一、加強(qiáng)直流電源的維護(hù)和管理能力，確保設(shè)備在維護(hù)和運(yùn)行過(guò)程中能夠遵循指令和程序，確保電池容量滿足繼電保護(hù)穩(wěn)定運(yùn)行的要求;二，定期檢查和更換蓄電池，檢查直流系統(tǒng)各分支的絕緣情況，及時(shí)解決問(wèn)題。

　　5.4合理排除直流接地，提高直流接地問(wèn)題處理效率

　　由于電源控制設(shè)備存在大量可能導(dǎo)致直流電源直接接地的因素，因此技術(shù)人員必須具備較高的技術(shù)要求。在此基礎(chǔ)上，電力公司必須完成對(duì)相關(guān)技術(shù)人員的技術(shù)培訓(xùn)，以大大改善其運(yùn)營(yíng)。確保在發(fā)生直接故障后能夠快速恢復(fù)，并防止同一問(wèn)題再次發(fā)生。從而為電力系統(tǒng)的持續(xù)、穩(wěn)定和安全運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　直流電源接地是電力系統(tǒng)的常見(jiàn)故障，具有較高的搜索難度和強(qiáng)的連鎖反應(yīng)，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。考慮到電力尺寸的增加和智能設(shè)備數(shù)量的增加，直流電源連接搜索是一個(gè)重要問(wèn)題。一種基于遺傳算法的接地故障搜索模型，根據(jù)電流和直流母線電壓屬性值的變化預(yù)測(cè)了整個(gè)電網(wǎng)接地故障的危險(xiǎn)。還對(duì)模型預(yù)測(cè)的精度進(jìn)行了仿真，從而產(chǎn)生了更好的總體預(yù)測(cè)。

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