發電廠電氣直流系統的運行及故障處理

浙江省電力公司 緊水灘水力發電廠 陳利平

發電廠電氣直流系統的運行及故障處理

浙江省電力公司 緊水灘水力發電廠 陳利平

電氣直流系統在發電廠的設備運行中非常重要，它為繼電保護裝置、自動裝置、控制系統、信號系統、計算機監控系統、事故照明、UPS 等設備提供工作電源，是保證發電廠正常運行的必備條件。

一、直流系統的構成

直流系統主要由充電模塊、監控單元、直流饋電單元、降壓單元、絕緣監測、蓄電池組等組成。一臺完整的充電柜一般由若干臺高頻開關電源模塊組成，正常情況下，單個的充電模塊故障不會對直流系統的運行造成影響，在故障時可以臨時使用備用充電機的模塊替代，然后單獨將故障模塊拔下處理。由于目前電氣設備制造工藝水平的不斷提高，除直流電動機負荷外，一般很少有沖擊負荷的出現。特別是在開關的控制回路中，分合閘線圈及儲能電機的電流都非常小，在工作狀態對直流母線電壓影響幾乎很小。監控單元作為充電模塊和蓄電池組的指揮系統，在根據設置參數進行控制的同時還能夠進行故障監視，及時將故障信息傳送給DCS 等上位機監視系統，以便運行人員及時發現問題。

二、直流系統接地故障的危害

直流系統發生一點接地是直流系統常見的異常運行狀態，雖不立即產生后果，但潛在危險性很大。直流系統中如果發生一點接地后，若在同一極的另一地點再發生接地時，即構成兩點接地短路，此時雖然一次系統并沒有故障，但由于直流系統某兩點接地短接了有關元件，就會造成繼電保護的誤動作，甚至造成斷路器的誤跳、拒跳和直流熔絲熔斷等嚴重情況。因此，當直流系統中有一點接地時，運行人員應盡快找到接地點，隔離故障點并消除故障，防止發展成兩點接地故障。

1. 兩點接地可造成斷路器或保護誤動作。以某電氣直流系統（圖1）為例，當直流接地同時發生在A，B 兩點時，斷路器控制開關SA 的6～7觸點、KQ 線圈、QF 觸點被短路接，跳閘線圈勵磁，使斷路器跳閘，此時，一次系統并未發生故障，所以稱為斷路器誤跳。當B，C 兩點及A，E 兩點接地時，都能使斷路器誤跳閘，同樣，當兩點接地使保護出口動作時，即造成保護誤動作。

2. 兩點接地可造成斷路器或保護拒動。當直流接地同時發生在A、D 兩點時，跳閘線圈回路被短路接，此時若一次系統發生故障，保護動作，不能使跳閘線圈勵磁，將造成斷路器拒動。

3. 兩點接地可造成直流熔絲熔斷。當接地點發生在A，D 兩點時，會引起熔斷器熔斷，當接地點發生在D、E 兩點而保護動作時，不但斷路器拒跳，而且熔斷器熔斷，同時有燒壞繼電器的可能。

4. 兩點接地可造成誤發信號，在正常運行中斷路器控制開關觸點SA的有關觸點是接通的，而斷路器的輔助觸點QF 是斷開的，中央事故信號回路不通，不發信號。但當發生A，F 兩點接地時，QF被短接，中央事故信號回路誤發斷路器跳閘信號。直流系統接地故障，不僅對設備不利，而且對整個電力系統的安全構成威脅。

（1）直流電源為220 V，兩極對地電壓絕對值差超過50 V或絕緣能力降低到25 kΩ。

（2）直流電源為48 V，任一極對地電壓有明顯變化時，應視為直流系統接地。

三、直流系統故障的處理技術

1. 直流母線電壓消失。事故特征為硅整流跳閘輸出電流電壓到零，蓄電池不放電，所有控制開關紅綠燈均滅。處理時首先要拉開失壓直流母線所有開關、刀閘，檢查母線及蓄電池有無明顯故障點，硅整流一次電源是否完好。若母線正常，可倒換運行方式， 恢復母線供電。若母線故障，分段隔離處理，必要時停機處理。投運時依次對負荷試送，注意監測母線電壓。

2. 直流系統接地。由于直流系統覆蓋面比較廣， 線路比較長，查找接地點比較復雜。絕緣監察裝置的應用使這一工作得到大大的簡化。檢查接地時首先啟動絕緣監察裝置，測量各支路絕緣電阻值， 根據絕緣監察裝置的測量值，判斷接地支路， 然后采用瞬停的方法驗證正確性，確認后交檢修處理。若絕緣監察裝置故障，問題就要復雜得多，首先要根據以往的經驗以及天氣原因、回路是否有工作等判斷最可能的接地支路， 再采用逐一瞬停的方法處理。逐一瞬停的方法并不能檢查出多點接地的情況， 并且絕緣監察裝置接地、硅整流器接地及蓄電池接地也查不出來。因此若支路沒有接地點，應試停絕緣監察裝置， 將工作硅整流器轉換至備用硅整流器運行，或者倒換運行方式將蓄電池短時退出，以判斷接地情況。若以上情況均已排除則判斷為直流母線接地， 無法排除則申請停機處理。

值得注意的是， 當直流發生接地時，禁止在二次回路上工作，處理時不得造成直流短路和另一點接地；拉合直流電源前應采取必要的措施防止直流失電可能引起保護、自動裝置誤動；拉合支路電源直流保險要向中調匯報， 拉開后不論該支路是否接地都應立即合上， 時間一般不超過10 s。

3. 直流母線電壓過高（或過低）。若為硅整流自動誤切至均充狀態，則是充電電流大引起的，可立即手動復歸至浮充狀態；若為硅整流故障，應切換至備用運行。交流電源異常也會引起硅整流二次電壓異常， 應檢查硅整流一次電源、保險是否正常，若為保險損壞，更換后重新投運。若為系統故障引起的充電設備失去電源而跳閘， 引起蓄電池放電過甚， 電壓嚴重降低，應立即恢復硅整流運行。

四、查找接地故障時的注意事項

1. 瞬停直流電源時，應經調度同意，時間不應超過3 s，動作應迅速，防止失去保護電源及帶有重合閘電源的時間過長。

2. 為防止誤判斷，觀察接地現象是否消失時，應從信號、光字牌和絕緣監察表計指示情況綜合判斷。

3. 盡量避免在高峰負荷時進行。

4. 防止人為造成短路或另一點接地導致誤跳閘。

5. 按符合實際的圖紙進行，防止拆錯端子線頭，防止恢復接線時遺留或接錯；所拆線頭應做好記錄和標記。

6. 使用儀表檢查時，表計內阻應不低于2 000 Ω。

7. 查找故障，必須兩人及以上進行，防止人身觸電，要做好安全監護。

8. 防止保護誤動作，必要時在瞬斷操作電源前，解除可能誤動的保護，操作電源正常后再投入保護。