謝 沖

（國(guó)能（綏中）發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125222）

0 引 言

直流系統(tǒng)屬于發(fā)電廠(chǎng)電氣二期專(zhuān)業(yè)范疇，在發(fā)電廠(chǎng)的整體運(yùn)作起到了非常重要的作用。動(dòng)力直流一般為220 V，負(fù)責(zé)各類(lèi)直流電機(jī)、不間斷電源、熱工動(dòng)力負(fù)荷等；控制直流一般為110 V，負(fù)責(zé)電氣、熱工的控制、測(cè)量、信號(hào)負(fù)荷，更重要的是對(duì)繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置的供電。直流系統(tǒng)接地是發(fā)電廠(chǎng)直流系統(tǒng)運(yùn)行中的常見(jiàn)故障，放任不管往往會(huì)威脅發(fā)電機(jī)組的可靠運(yùn)行。盡快找到直流接地點(diǎn)并且盡快消除，是電氣專(zhuān)業(yè)人員長(zhǎng)久以來(lái)研究的重要課題。隨著微機(jī)化自動(dòng)裝置的普及，直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置在實(shí)踐中已經(jīng)得到了大量應(yīng)用，比傳統(tǒng)的絕緣監(jiān)測(cè)繼電器具有更靈敏的接地告警功能，同時(shí)能區(qū)分母線(xiàn)、負(fù)荷接地選線(xiàn)的功能，為直流系統(tǒng)接地故障檢測(cè)提供了便捷的手段，減少故障時(shí)間，提高工作效率[1]。

微機(jī)直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置已經(jīng)被大量電力系統(tǒng)及其他用戶(hù)投入運(yùn)行，電氣人員最關(guān)注的就是裝置的正確選線(xiàn)功能，通過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此類(lèi)裝置的選線(xiàn)率并不理想，一些基本的功能還存在著動(dòng)作死區(qū)。分析主要有以下幾方面原因。

（1）重視程度不夠，把直流電源當(dāng)成輔助電源設(shè)備，認(rèn)為直流接地或直流系統(tǒng)故障不會(huì)直接引起機(jī)組跳閘、設(shè)備損壞等。

（2）行業(yè)暫時(shí)沒(méi)有針對(duì)直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置出臺(tái)針對(duì)性的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和運(yùn)行維護(hù)規(guī)程，制造廠(chǎng)家以各自的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)產(chǎn)品，導(dǎo)致市面上的直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置質(zhì)量良莠不齊，且檢修現(xiàn)場(chǎng)也缺少規(guī)范、合理的檢驗(yàn)方法。

（3）部分直流接地故障較復(fù)雜、查找故障點(diǎn)涉及面大，而且大型發(fā)電廠(chǎng)即使是停備、檢修狀態(tài)下，二次、控制等回路仍然需要運(yùn)行，直流系統(tǒng)很少停電進(jìn)行系統(tǒng)檢修。檢修人員怕在維護(hù)過(guò)程中帶電作業(yè)出現(xiàn)設(shè)備或者人身事故，所以對(duì)非停電狀態(tài)下的直流系統(tǒng)檢修畏首畏尾。大多數(shù)情況下，絕緣監(jiān)測(cè)裝置不安排專(zhuān)門(mén)檢修，只是跟隨直流系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)檢查。

這些缺陷嚴(yán)重制約了監(jiān)測(cè)裝置發(fā)揮應(yīng)有的作用，并且造成很大的資源浪費(fèi)。到目前為止，直流系統(tǒng)接地故障依然困擾著電廠(chǎng)運(yùn)維部門(mén)，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 絕緣監(jiān)測(cè)裝置工作原理

綏中電廠(chǎng)百萬(wàn)機(jī)組采取每臺(tái)機(jī)組配置2段110 V直流、1段220 V直流系統(tǒng)，均配置絕緣監(jiān)測(cè)裝置，其工作原理如圖1所示。

當(dāng)直流系統(tǒng)的任意地點(diǎn)出現(xiàn)接地故障，在接地點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生電流信號(hào)，絕緣監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)測(cè)量該接地點(diǎn)電流，經(jīng)過(guò)內(nèi)部計(jì)算，得出相應(yīng)的接地電阻值。比較計(jì)算阻值和規(guī)定值的大小，判斷是否發(fā)信、報(bào)警。根據(jù)《電力用直流電源監(jiān)控裝置》（DL/T 856—2004）規(guī)程規(guī)定和大型發(fā)電機(jī)組的直流系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，整定“接地電阻”定值10 kΩ時(shí)，低于定值時(shí)，裝置即判斷有接地故障，動(dòng)作于發(fā)信、告警，運(yùn)行和檢修人員接到告警后應(yīng)立即采取措施、處理。

目前，絕緣監(jiān)測(cè)裝置的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法比較單一，大多數(shù)通過(guò)模擬直流接地的方法來(lái)進(jìn)行校驗(yàn)，如圖2所示[2]。

利用機(jī)組停機(jī)機(jī)會(huì)，依次選擇各路直流負(fù)荷饋線(xiàn)，使用固定阻值的電阻，一端接直流系統(tǒng)回路，一端接地，來(lái)模擬直流系統(tǒng)接地，直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)能準(zhǔn)確測(cè)量出接地阻值，可靠發(fā)出聲光告警并傳至分散控制系統(tǒng)（Distriibuted Control System，DCS），正確報(bào)出接地路數(shù)。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)，該方法基本上能夠判斷接地檢測(cè)裝置是否處于正常工作的狀態(tài)，有一定檢驗(yàn)效果[3]。但是該方法還存在以下不足：

（1）只能模擬直流系統(tǒng)正或負(fù)極接地故障，無(wú)法全面對(duì)設(shè)備功能進(jìn)行檢驗(yàn)。

（2）無(wú)法反應(yīng)分布電容參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響，相關(guān)性能無(wú)法檢驗(yàn)。

（3）一般在機(jī)組停備、檢修期間開(kāi)展校驗(yàn)工作，機(jī)組運(yùn)行方式和實(shí)際機(jī)組運(yùn)行期間不符，多數(shù)一次負(fù)荷屬于停運(yùn)狀態(tài)，直流系統(tǒng)負(fù)荷與機(jī)組運(yùn)行期間不一致，對(duì)實(shí)際負(fù)荷下絕緣監(jiān)測(cè)裝置的動(dòng)作情況無(wú)法校驗(yàn)。

（4）直流系統(tǒng)基本不停電，即使是機(jī)組檢修或停備，模擬接地故障也是可能影響機(jī)組安全。

2 現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)

本次檢驗(yàn)在機(jī)組停備期間開(kāi)展，通過(guò)試驗(yàn)電阻模擬直流系統(tǒng)接地故障，檢驗(yàn)絕緣監(jiān)測(cè)裝置功能。

2.1 測(cè)試背景

直流系統(tǒng)所配置的微機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)裝置是由許繼直流電源的生產(chǎn)廠(chǎng)家配套提供，設(shè)備型號(hào)為HYDC2000，2010年和機(jī)組一起正式投運(yùn)。上次檢修為2020年完成，用電阻直接模擬接地故障，絕緣監(jiān)測(cè)裝置可靠動(dòng)作，接地電阻值顯示準(zhǔn)確、接地支路顯示準(zhǔn)確。此次停備前絕緣監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)行正常，檢測(cè)過(guò)程中直流系統(tǒng)全部負(fù)荷均在運(yùn)行中。

2.2 檢驗(yàn)記錄

（1）直流110 V母線(xiàn)通過(guò)9 kΩ電阻接地。裝置報(bào)文顯示接地電阻值為：正母線(xiàn)8.9 kΩ、負(fù)母線(xiàn)9.5 kΩ，接地點(diǎn)反映正確。

（2）正母線(xiàn)、負(fù)母線(xiàn)同時(shí)接地。先模擬正母線(xiàn)接地，裝置動(dòng)作正確；保持正母線(xiàn)接地狀態(tài)，再模擬負(fù)母線(xiàn)接地。監(jiān)測(cè)裝置報(bào)文顯示結(jié)果錯(cuò)誤，當(dāng)正母線(xiàn)、負(fù)母線(xiàn)分別使用如下電阻接地時(shí)，監(jiān)測(cè)裝置反映絕緣電阻不正確，和實(shí)際相差較大，見(jiàn)表1。

表1 正負(fù)母線(xiàn)同時(shí)接地絕緣監(jiān)測(cè)儀的測(cè)量數(shù)據(jù) 單位：kΩ

（3）不同負(fù)荷饋線(xiàn)通過(guò)電阻接地。裝置報(bào)文顯示測(cè)量阻值正確，接地支路數(shù)基本正確，但是存在少數(shù)負(fù)荷分支接地后只報(bào)出母線(xiàn)接地，沒(méi)有準(zhǔn)確報(bào)出接地分支。

（4）單段母線(xiàn)不同點(diǎn)同時(shí)接地。監(jiān)測(cè)裝置顯示結(jié)果為不同分支接地電阻的并聯(lián)值，接地分支選線(xiàn)正確率為50%，并且存在非接地支路誤報(bào)接地的情況。經(jīng)詢(xún)問(wèn)其他電廠(chǎng)，這種工況下直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置的報(bào)告正確率普遍不高[4]。

2.3 檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

（1）在正母線(xiàn)、負(fù)母線(xiàn)同時(shí)出現(xiàn)接地時(shí)，接地電阻值反映不正確。

（2）發(fā)生多點(diǎn)接地，有誤報(bào)正常支路的情況，造成選線(xiàn)功能無(wú)效。

（3）選線(xiàn)功能無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有的效果，某些支路接地，裝置誤報(bào)為母線(xiàn)接地。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果小結(jié)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，當(dāng)前直流系統(tǒng)絕緣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置尚存在許多瑕疵，大多是產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)考量不足，如負(fù)荷饋線(xiàn)接地時(shí)誤選線(xiàn)、正母線(xiàn)、負(fù)母線(xiàn)同時(shí)接地或者系統(tǒng)中發(fā)生多點(diǎn)接地時(shí)絕緣電阻測(cè)量和實(shí)際偏差較大等。

HY-DC2000直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置是目前市場(chǎng)上使用比較多的產(chǎn)品型號(hào)，產(chǎn)品具有一定的代表性。通過(guò)對(duì)其他電廠(chǎng)直流電源絕緣監(jiān)測(cè)工作的歸納總結(jié)，以及所進(jìn)行的調(diào)查研究認(rèn)為，目前在電廠(chǎng)中運(yùn)行的絕緣監(jiān)測(cè)裝置，多多少少存在著各種各樣的缺陷，無(wú)法有效監(jiān)控直流系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)。

3 問(wèn)題及建議

直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置的意義在于，出現(xiàn)直流系統(tǒng)接地、絕緣降低等情況時(shí)，絕緣監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確指示出接地的支路、測(cè)量出接地電阻，讓運(yùn)行、檢修人員能立即發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)消除，完備的事件記錄應(yīng)給電氣專(zhuān)業(yè)人員提供消除缺陷的重要數(shù)據(jù)。但從實(shí)際情況來(lái)看，直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置雖然已經(jīng)覆蓋所有現(xiàn)代電廠(chǎng)，但技術(shù)水平仍然存在不足，無(wú)法有效地監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)絕緣狀況，而且存在上述問(wèn)題的絕緣監(jiān)測(cè)裝置還在繼續(xù)生產(chǎn)并投入市場(chǎng)運(yùn)行[5]。因此，針對(duì)電力系統(tǒng)的直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置，提出以下幾點(diǎn)建議。

（1）電力行業(yè)相關(guān)部門(mén)應(yīng)盡快規(guī)范直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置的檢驗(yàn)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程，規(guī)范化管理絕緣監(jiān)測(cè)裝置廠(chǎng)家，從源頭上保證實(shí)用的產(chǎn)品投入電力系統(tǒng)運(yùn)行。

（2）運(yùn)行、維護(hù)人員要加強(qiáng)對(duì)直流系統(tǒng)的巡視、巡檢，不能完全依賴(lài)絕緣監(jiān)測(cè)裝置。針對(duì)本單位的實(shí)際情況，對(duì)運(yùn)行中的絕緣監(jiān)測(cè)裝置制定檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)并定期檢驗(yàn)，及時(shí)更換或改造不滿(mǎn)足生產(chǎn)需求的產(chǎn)品，定期更換易壞插件并及時(shí)消缺，讓直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置能夠發(fā)揮其應(yīng)有作用。

（3）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的絕緣監(jiān)測(cè)裝置制定檢驗(yàn)計(jì)劃，建議在機(jī)組計(jì)劃?rùn)z修時(shí)安排試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能在正常運(yùn)行中出現(xiàn)的缺陷，有效監(jiān)控直流系統(tǒng)絕緣狀態(tài)。

（4）加強(qiáng)對(duì)傳統(tǒng)直流接地查找方法的學(xué)習(xí)，不能過(guò)分依賴(lài)直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置的選線(xiàn)功能，必須經(jīng)過(guò)手動(dòng)查找接地點(diǎn)配合確認(rèn)，再定位接地點(diǎn)。同時(shí)規(guī)避絕緣監(jiān)測(cè)裝置無(wú)法選線(xiàn)、選線(xiàn)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié) 論

通過(guò)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，大部分直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置都存在著大大小小不足，無(wú)法使直流系統(tǒng)絕緣處于有效的監(jiān)控之下。但是隨著科技的進(jìn)步，微機(jī)型直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置的功能已經(jīng)越來(lái)越完善，很多產(chǎn)品在具備傳統(tǒng)功能基礎(chǔ)上已經(jīng)加入了交流竄直流故障的測(cè)記和報(bào)警功能。裝置廠(chǎng)家應(yīng)該更加深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面的考察，多和檢修、運(yùn)行人員交流，設(shè)計(jì)出針對(duì)電力系統(tǒng)現(xiàn)狀的實(shí)用設(shè)備,同時(shí)盡快規(guī)范直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置，有官方的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，運(yùn)維人員不在無(wú)從下手。