火力發(fā)電廠直流系統(tǒng)接地的故障分析及處理

1.直流系統(tǒng)的作用

電力系統(tǒng)中的直流電源部分由蓄電池組、充電設(shè)備、直流屏等設(shè)備組成。直流系統(tǒng)在發(fā)電廠和變電站中為控制、信號、繼電保護、自動裝置、遠動通訊裝置等提供可靠的直流電源，并提供事故照明電源。它還可為操作提供可靠的操作電源。

直流系統(tǒng)的可靠與否，對發(fā)電廠、變電站的安全運行起著至關(guān)重要的作用，是發(fā)電廠和變電站安全運行的保證。

2.直流系統(tǒng)的構(gòu)成

目前，高頻開關(guān)電源模塊已得到廣泛的應(yīng)用，并已逐步取代相控型充電裝置，其最大的特點是充電效率高、操作簡單、故障率低，而且支持帶電插拔，非常便于維修。

直流系統(tǒng)主要由充電模塊、監(jiān)控單元、直流饋電單元、降壓單元、絕緣監(jiān)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(guān)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(tǒng)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(shè)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(xiàn)。特別是在開關(guān)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(tài)對直流母線電壓影響幾乎很小，因此，目前新建電廠只有直流控制母線，很少再設(shè)置合閘母線，降壓單元已基本取消。

監(jiān)控單元作為充電模塊和蓄電池組的指揮系統(tǒng)，在根據(jù)設(shè)置參數(shù)進行控制的同時還能夠進行故障監(jiān)視，及時將故障信息傳送給DCS等上位機監(jiān)視系統(tǒng)，以便運行人員及時發(fā)現(xiàn)問題。

3.直流系統(tǒng)的主要故障及預(yù)防和處理原則

直流系統(tǒng)故障主要有充電模塊故障、監(jiān)控單元故障、絕緣監(jiān)測裝置故障、蓄電池故障、直流系統(tǒng)接地故障等，由于充電部分由多個充電模塊組成，且冗余較大，因此，目前充電模塊故障已不是影響直流系統(tǒng)穩(wěn)定運行的主要故障。

常見的故障多為運行中的直流接地故障，主要因為直流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)比較龐大，各種設(shè)備的運行環(huán)境比較復(fù)雜，發(fā)生直流接地的可能性較大，是直流系統(tǒng)故障中比較常見和較難消除的一種故障。因此，預(yù)防和消除直流系統(tǒng)接地故障是直流系統(tǒng)維護的重點工作。

3.1 在日常巡查中，運行人員和直流維護人員應(yīng)檢查

三相交流輸入電壓是否平衡或缺相；運行噪聲有無異常；各保護信號是否正常；直流輸出電壓值和電流值是否正確；各充電模塊的輸出電流是否均流；正負母線對地的絕緣是否良好；裝置通訊是否正常等。

日常檢查可以及時發(fā)現(xiàn)問題并進行必要的處理。由于目前直流充電模塊有相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，特別是定時均充等功能，因此，應(yīng)做好詳細的記錄，檢查充電模塊自動均充是否準時定期，均充時的充電電流和充電電壓是否正確。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)故障

目前直流系統(tǒng)大部分告警信息都可通過監(jiān)控器的相應(yīng)記錄進行查詢。由于監(jiān)控裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且集成度較高，發(fā)生內(nèi)部故障需要更換元器件的，一般由設(shè)備制造廠家進行相應(yīng)處理。

如果受直流系統(tǒng)的工作環(huán)境和操作過程影響，少數(shù)情況下外界干擾或監(jiān)控內(nèi)部硬件“瞬間故障”，可能造成系統(tǒng)誤告警或監(jiān)控死機現(xiàn)象。

出現(xiàn)無法自動恢復(fù)的軟件故障，可通過系統(tǒng)菜單中所提供的“初始化”功能對監(jiān)控器進行重新設(shè)置，需注意的是初始化后，系統(tǒng)參數(shù)必須重新輸入。

所以，系統(tǒng)調(diào)試開通后，應(yīng)記錄下所需的參數(shù)設(shè)置。如“初始化”無法排除系統(tǒng)故障，則必須將其退出運行，由廠方專業(yè)人員進行檢查修復(fù)。另外一種方法是可將裝置工作電源長時間斷開，然后，再進行上電，這種方法對于死機的現(xiàn)象一般能夠恢復(fù)正常。

3.3 蓄電池故障的預(yù)防

蓄電池組室應(yīng)安裝空調(diào)，保證溫度在25℃左右，溫度對蓄電池的壽命影響較大，若在35℃及以上的持續(xù)溫度下運行，預(yù)期壽命將減少一半。溫度過低，充電時，產(chǎn)生氫氣使內(nèi)壓增高，電解液減少，蓄電池壽命也將縮短。

因此，在巡視中，應(yīng)檢查蓄電池連接片有無松動和腐蝕現(xiàn)象，殼體有無滲漏和變形，是否清潔；極柱與安全閥周圍是否有酸霧溢出；絕緣電阻是否下降；蓄電池溫度是否正常（25°C左右）；測試單只蓄電池電壓和內(nèi)阻是否正常。

3.4 直流系統(tǒng)接地故障的處理

減少直流接地故障，首先是預(yù)防，主要方法是加強日常設(shè)備及回路巡視檢查，在設(shè)備定期檢修時，保證檢修工藝和檢修工序，對充電設(shè)備以及直流母線、直流開關(guān)等設(shè)備進行仔細的檢查和清掃，避免因為設(shè)備灰塵較多造成直流系統(tǒng)絕緣下降，同時清除充電裝置內(nèi)部的灰塵，也可延長充電模塊的使用壽命。

排除直流接地故障，就是要找到接地的具體位置，直流接地大多數(shù)情況不是一個點接地，可能是多個點接地，真正發(fā)生一個金屬點接地的情況是比較少的。更多的可能是由于空氣潮濕、塵土粘貼、電纜破損或設(shè)備某部分的絕緣降低或外界其它不明因素所造成，大量的接地故障并不穩(wěn)定，隨著環(huán)境變化而變化，因此，在現(xiàn)場查找直流接地是一個較為復(fù)雜的問題。拉路法是電力系統(tǒng)查直流接地故障一直沿用的一個簡單辦法。

所謂“拉路法”，就是停掉該回路的直流電源，停電時間根據(jù)規(guī)定應(yīng)小于3s。一般先從信號回路、照明回路開始，再操作回路、保護回路等。實際在發(fā)電廠的應(yīng)用中，由于二次系統(tǒng)比較復(fù)雜，有些回路接線存在不確定性，有可能發(fā)生人為的跳閘事故，再加上微機保護由于計算機的運行特性也不允許隨意斷電，所以，這種辦法應(yīng)盡量減少使用。

另外一種處理直流接地的方法與“拉路法”類似，但在原理上有些區(qū)別。首先，分清接地故障的極性，粗略分析故障發(fā)生的原因，在長時間陰雨天氣時，往往會使直流系統(tǒng)絕緣受潮，室外端子箱、機構(gòu)箱、接線盒是否因密封不良而進水等；二次回路上有無人員在工作、是否與工作有關(guān)等。

然后，可將直流系統(tǒng)分成幾個不相聯(lián)系的部分，即用分塊法縮小查找范圍，對于不太重要的直流負荷及不能轉(zhuǎn)移的分路，采用瞬時停電的方法，但停電時間不宜超過3s，對于比較重要的直流負荷，采用轉(zhuǎn)移負荷法，查找該分路所帶回路有無接地。

如果接地點是在充電裝置內(nèi)部，可以采用逐段排除來確認告警具體位置，依次抽出充電模塊，斷開各功能單元和母線間的熔斷器連接，斷開蓄電池接入開關(guān)，分段、分步測量故障母線同保護地間的電壓狀況。

查找直流接地時的注意事項：瞬停直流電源時，應(yīng)經(jīng)調(diào)度同意時間不應(yīng)超過3s，動作應(yīng)迅速，防止失去保護電源的時間過長。為防止誤判斷，觀察接地現(xiàn)象是否消失時，應(yīng)從信號、光字牌和絕緣監(jiān)察表計指示情況綜合判斷。

盡量避免在高峰負荷時進行。防止人為造成短路或另一點接地，導(dǎo)致誤跳閘。按符合實際的圖紙進行，防止拆錯端子線頭，防止恢復(fù)接線時遺留或接錯，所拆線頭應(yīng)做好記錄和標記。

使用儀表檢查時，表計內(nèi)阻應(yīng)不低于2000RV。查找故障，必須2人及以上進行，防止人身觸電，做好安全監(jiān)護。防止保護誤動作，必要時在順斷操作電源前，在解除可能誤動的保護操作電源正常后，再投入保護。

3.5 直流接地選線裝置監(jiān)測法

該裝置能在線監(jiān)測，隨時報告直流系統(tǒng)接地故障，并顯示接地回路編號。但該裝置只能監(jiān)測直流回路具體接地回路或支路，無法定位具體的接地點；受監(jiān)測點安裝數(shù)量的限制，該裝置很難縮小接地故障范圍，且必須進行施工安裝，不便于舊系統(tǒng)的改造；此類裝置還普遍存在檢測精度不高、抗分布電容干擾差、誤報較多的問題。

4.結(jié)語

伴隨著我國電力行業(yè)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)開始向超高壓、大容量的方向發(fā)展，對電廠直流系統(tǒng)的維護提出了更高要求。依據(jù)實踐經(jīng)驗，通過對實際經(jīng)驗的總結(jié)建立一套完善的電廠直流系統(tǒng)維護模式顯得越來越重要。

[1]張大東,張金彪,張曉梅.發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)接地的危害及查找、處理方法[J].科技信息,2010(23).