摘要：文章論述了直流系統(tǒng)在發(fā)電廠中所起的作用，提出了直流系統(tǒng)的重要性和必要性，總結(jié)了發(fā)電廠直流系統(tǒng)接地故障一點(diǎn)接地和兩點(diǎn)同時(shí)接地的兩個(gè)類型及其相關(guān)的故障機(jī)理，分析了引起直流系統(tǒng)接地故障的原因并介紹了相關(guān)的應(yīng)對(duì)策略和預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；直流系統(tǒng)；接地故障

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）03-0049-02

發(fā)電廠直流系統(tǒng)部分對(duì)整個(gè)電廠的可靠穩(wěn)定發(fā)電影響深遠(yuǎn)，因?yàn)樵诎l(fā)電廠中，存在著許多需要直流供電的系統(tǒng)，如最重要的繼電保護(hù)回路、傳遞各種信號(hào)的信號(hào)回路、起到自動(dòng)化運(yùn)行的自動(dòng)裝置、發(fā)生事故時(shí)用到的照明系統(tǒng)以及電廠內(nèi)部和電廠內(nèi)外直接通訊用的通信回路等二次設(shè)備。一旦直流系統(tǒng)發(fā)生故障，影響不僅局限在本發(fā)電廠，甚至還要波及這個(gè)與該節(jié)點(diǎn)相連的其他電廠甚至整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)。

1 發(fā)電廠直流系統(tǒng)概述

當(dāng)前我國(guó)已投入運(yùn)行的發(fā)電廠中的二次系統(tǒng)部分均采用220V或±110V直流電源供電系統(tǒng)，直流供電設(shè)備連接到主控室直流配電屏的直流母線上，再由直流母線分別引出短路保護(hù)電源、合閘電源、照明電源等。直流供電系統(tǒng)正常工作時(shí)其正負(fù)兩母線為±110V并且對(duì)地懸空不接地?，F(xiàn)階段各發(fā)電廠所用的直流系統(tǒng)通常是電力電子整流器和蓄電池并聯(lián)共同工作的浮充供電方式。正常運(yùn)行時(shí)蓄電池作為備用電源保持充電狀態(tài)，確保在交流電源發(fā)生故障時(shí)可以持續(xù)不間斷供電，電廠直流用電設(shè)備由整流器將廠用220V交流電變換為直流電來(lái)提供。

2 發(fā)電廠直流系統(tǒng)接地故障分析

2.1 一點(diǎn)接地

通常發(fā)電廠直流系統(tǒng)由于連接結(jié)構(gòu)的關(guān)系經(jīng)常接地，發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)除了概率極小的情況如繼電器誤發(fā)信號(hào)由于沒(méi)有產(chǎn)生短路電流所以不會(huì)引起故障，負(fù)載仍然可以正常運(yùn)行。然而，如果發(fā)生兩點(diǎn)同時(shí)接地就會(huì)對(duì)設(shè)備、系統(tǒng)產(chǎn)生較大的危害，因此必須快速發(fā)現(xiàn)并及時(shí)消除一點(diǎn)接地狀態(tài)。直流系統(tǒng)一點(diǎn)接地也可能引起一臺(tái)甚至多臺(tái)斷路器跳閘誤動(dòng)作，而且其危害性通常比兩點(diǎn)同時(shí)接地時(shí)更大更加難以預(yù)防。一點(diǎn)接地由于其概率大、隨機(jī)性強(qiáng)的特點(diǎn)更應(yīng)該引起運(yùn)行人員的重視。

2.2 兩點(diǎn)接地

2.2.1 繼電器誤動(dòng)作。在AB兩點(diǎn)同時(shí)接地的情況下，原本斷開(kāi)的LJ1、LJ2被短路導(dǎo)通使ZJ線圈通電啟動(dòng)，ZJ觸點(diǎn)閉合導(dǎo)通線圈XJ，其效果和AC兩點(diǎn)同時(shí)接地短接時(shí)一樣引起誤動(dòng)作。同理，AD兩點(diǎn)接地短接和DF兩點(diǎn)同時(shí)接地短接同樣會(huì)造成繼電器誤動(dòng)。

2.2.2 繼電器拒絕動(dòng)作。當(dāng)BE兩點(diǎn)同時(shí)接地造成對(duì)線圈ZJ短路，當(dāng)LJ1或LJ2閉合時(shí)無(wú)法使ZJ導(dǎo)通帶電，進(jìn)而不能使ZJ接點(diǎn)閉合，我們稱之為拒動(dòng)作。同理，CE、FE兩點(diǎn)同時(shí)接地也會(huì)導(dǎo)致拒動(dòng)作。

2.2.3 熔斷器熔斷。當(dāng)直流接地發(fā)生在AE兩點(diǎn)時(shí)，正負(fù)兩母線被短路產(chǎn)生較大的短路電流使FU1、FU2熔斷，甚至燒毀繼電器。

3 直流系統(tǒng)接地的原因及應(yīng)對(duì)策略

3.1 直流系統(tǒng)接地的原因

3.1.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)因素。電纜隧道與蒸汽管道、水管道修建在一起或隔離措施不到位，當(dāng)蒸汽管道或水管道發(fā)生泄漏時(shí)將給電氣設(shè)備帶來(lái)較大隱患。交直流信號(hào)混用一根電纜，屋外設(shè)備的防護(hù)等級(jí)不足。

3.1.2 設(shè)備內(nèi)部因素。直流通路容易受到自身運(yùn)行設(shè)備的影響。開(kāi)關(guān)柜小母線灰塵堆積嚴(yán)重、繼電器機(jī)械部分故障失去靈活性、線圈老化、絕緣損壞、電纜溝內(nèi)排水不及時(shí)積水嚴(yán)重、電纜泡在水中等都可以引起接地或成為一種接地隱患。

3.1.3 外部環(huán)境因素。環(huán)境因素造成直流接地是一種最常見(jiàn)的情況，特別是戶外二次回路控制箱、開(kāi)關(guān)箱、監(jiān)測(cè)儀表，密封圈在長(zhǎng)期風(fēng)吹日曬及溫度劇烈變化下極易老化，回路導(dǎo)線橡膠絕緣特性減弱，壽命降低。在雨雪及霧霾天氣時(shí)，箱內(nèi)濕度大，濕氣無(wú)法及時(shí)排除干凈，產(chǎn)生凝露，非常容易造成直流接地，甚至直流短路。

3.1.4 人為因素。燃料系統(tǒng)設(shè)備環(huán)境惡劣，需經(jīng)常用水沖洗。運(yùn)行人員清掃設(shè)備時(shí)不慎將直流回路噴上水。施工人員不認(rèn)真，接接頭時(shí)不注意絕緣保護(hù)和損壞線路絕緣等。

3.2 應(yīng)對(duì)策略

3.2.1 接地點(diǎn)的查找。接地點(diǎn)定位是排除故障的前提，而接地?cái)?shù)目的多少直接影響著檢測(cè)方法的優(yōu)劣，因此，在復(fù)雜條件下找出合適的檢測(cè)方法十分重要，下面來(lái)介紹一下常用的五種查找故障點(diǎn)的方法：

（1）拉回路法。顧名思義，就是對(duì)所查回路進(jìn)行斷電處理，此方法為查找接地故障點(diǎn)通用的方法，為工程師所熟知，該方法應(yīng)用簡(jiǎn)單而有效。一般按以下順序進(jìn)行：事故照明回路；信號(hào)回路；操作回路；保護(hù)回路等。將故障范圍逐步縮小并對(duì)所在范圍的分支網(wǎng)絡(luò)設(shè)備逐一排查直至找到接地點(diǎn)。

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)法。利用在線監(jiān)測(cè)裝置對(duì)直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤監(jiān)測(cè)。雖然該方法具有實(shí)時(shí)監(jiān)控并能對(duì)故障進(jìn)行報(bào)告顯示其接地回路，但是很難將接地點(diǎn)定位在具體位置，因此具有一定的局限性。

（3）電壓測(cè)量法。利用萬(wàn)用表測(cè)量正負(fù)母線電壓，若在切除某部分負(fù)載后萬(wàn)用表顯示變化則表明該切除部分為接地部分。但是此種方法對(duì)于運(yùn)行人員要求較高，而且比較費(fèi)時(shí)，不易在設(shè)備復(fù)雜的空間下采用。

（4）移動(dòng)定位裝置查找法。拉路法由于不能應(yīng)對(duì)多點(diǎn)同時(shí)接地的情況而具有局限性且對(duì)于某些計(jì)算機(jī)等不能停電的自動(dòng)化設(shè)備是不可用的。移動(dòng)定位裝置的特點(diǎn)是可以帶點(diǎn)檢測(cè)查找接地點(diǎn)。

（5）應(yīng)用新型絕緣監(jiān)測(cè)設(shè)備查找故障點(diǎn)。該裝置使用的無(wú)接觸激磁調(diào)制直流微電流智能傳感器，使用正負(fù)母線對(duì)地的接地電阻的由母線產(chǎn)生的漏電流來(lái)測(cè)量接地電阻的大小，從而判斷非接觸式磁性調(diào)制母線接地故障的方式。不疊加在母線上的任何信號(hào)這種裝置中，不會(huì)對(duì)直流母線供電產(chǎn)生任何不利影響，可以通過(guò)在母線上所造成的假陽(yáng)性和假陰性的分布電容來(lái)消除。

3.2.2 預(yù)防控制措施。對(duì)于直流直接接地連線的二次設(shè)備絕緣水平要有嚴(yán)格的要求，盡量將控制用直流和其他直流線路分開(kāi)，對(duì)于操作機(jī)構(gòu)、戶外端子箱，定期清掃直流屏柜、保護(hù)屏、微機(jī)自動(dòng)化屏等，防止浮塵聚集而降低直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣。安排運(yùn)行人員定時(shí)定點(diǎn)檢查直流系統(tǒng)絕緣情況，做到對(duì)易發(fā)生接點(diǎn)短路點(diǎn)的全面了解和監(jiān)控。同時(shí)，對(duì)暴露在室外的裝置應(yīng)做好封閉處理，保證其免受雨雪大風(fēng)等自然天氣的影響。還要及時(shí)維護(hù)廠用照明設(shè)備。在電纜隧道及戶外電纜溝中要設(shè)置良好的排水系統(tǒng)，確保設(shè)備得到有效保護(hù)。對(duì)直流系統(tǒng)的絕緣水平要進(jìn)行經(jīng)常性的監(jiān)視檢査。中央控制室的控制保護(hù)屏宜采用前后帶門的封閉式結(jié)構(gòu)。及時(shí)處理有缺陷的直流支路或設(shè)備，預(yù)防和減小故障發(fā)生的機(jī)率。

4 結(jié)語(yǔ)

發(fā)電廠直流系統(tǒng)部分對(duì)這個(gè)電廠的生產(chǎn)運(yùn)行十分重要，它是供給繼電保護(hù)、控制回路、信號(hào)回路、計(jì)算機(jī)監(jiān)控、通信、事故照明、交流不間斷電源等二次設(shè)備的重要電源，對(duì)供電的可靠性要求極高，直流接地故障若不及時(shí)處理，將會(huì)對(duì)發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成極其嚴(yán)重的后果，其產(chǎn)生的故障甚至波及整個(gè)電網(wǎng)。因此，對(duì)發(fā)電廠直流系統(tǒng)的運(yùn)維和保護(hù)意義深遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：白國(guó)良（1969—），男，遼寧遼陽(yáng)人，中國(guó)能建東電四公司高級(jí)工程師。