600MW機組直流接地查找與原因分析

姜海成/內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司

600MW機組直流接地查找與原因分析

姜海成/內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司

西北地區某大型火力發電廠，600MW機組110V直流系統用于發電機、主變壓器、鍋爐主輔機等重要設備的控制回路及繼電保護裝置電源。隨著設備可靠性不斷提高，使用直流控制回路的設備逐漸增多，直流系統接地故障變得更加復雜，所以直流接地的快速查找變得尤為重要。我們此次從接地技術的故障原因和查找方面入手，舉出工程實例分析直流接地系統故障的解決方法，總結事故案例的經驗教訓，為以后直流接地的快速查找打下夯實基礎。

直流系統；接地故障；保護誤動；拒動；拉路

一、引言

600 MW機組110V直流系統主要由蓄電池組、充電機屏、主饋線屏和直流分屏等組成。110V直流系統所連接的設備繁多，環境復雜，尤其靠近高溫高壓管道和粉塵濃度較大的場所，在設備運行的過程中受外部環境的影響，加之雨雪天氣和跑冒滴漏現象經常發生，造成直流系統極易發生接地故障。在國內多個電廠發生了由于直流接地導致的機組非停，直流接地多發生在就地控制箱、輔機設備的事故按鈕和啟停按鈕等部位，目前所使用的直流設備均配置有微機絕緣監察裝置，在一般情況下能報出支路，但在接地電阻未達到相應定值無法報出具體支路時，只能采取拉路查找。

二、直流系統常見接地故障類型及其原因

按故障極性分為正極接地和負極接地；按故障點數分為一點、兩點和多點接地；按接地程度分為金屬性接地和非金屬性接地；按故障發生的持續性分為轉換性故障和持續性故障。

直流系統發生接地故障的原因有很多，主要有人為因素和自然因素兩方面。人為因素如檢修人員在二次回路帶電工作，使直流電源碰到接地部分或者誤將交流電源串入直流系統等。例如某廠發生的“10.25事故”，檢修人員在處理輔機設備某指示燈不亮的缺陷時，誤將交流電源串入升壓站直流系統，造成保護裝置和斷路器誤動引發升壓站全停事故。再者外部機械損傷電纜造成接地，若在現場發生金屬性接地一般絕緣監察裝置可準確報警，但電纜受機械損傷絕緣降低未達到報警值不會發出報警信號，待雨雪天氣時濕度增大等可能引起接地。另外，在機組檢修、改造過程中存在寄生回路也可能造成接地故障。

自然因素有設備質量問題、年久老化，直流系統絕緣降低等可能引發接地。例如某廠4號機發生小機交流潤滑油泵事故按鈕二次電纜絕緣老化接地，更換電纜后絕緣恢復正常；變壓器保護的非電量回路，因變壓器滲油或防護不嚴，造成絕緣損壞引發接地，例如我廠7號機組110V直流系統曾發生主變壓力釋放閥二次線接地，只能退出發變組C屏非電量保護后將壓力釋放二次線隔離處理。

三、直流接地的危害

當直流系統發生一點接地時，熔斷器不會熔斷，可繼續運行，但必須及時處理，否則，當發生另一點接地后，可能造成繼電保護、信號、自動裝置誤動或拒動，或造成直流保險熔斷，使保護及自動裝置、控制回路失去電源。在復雜的保護回路中同極兩點接地，還可能將某些繼電器短接，不能動作于跳閘、越級跳閘，以至損壞設備，造成大面積停電，從而造成系統瓦解的嚴重后果。

四、直流接地的防范措施

（一）日常維護及定期工作做到位

在日常巡檢中加強防水、防潮檢查，發現問題及時整改。惡劣天氣時應加大設備檢查次數，并重點檢查易發生接地的部位，發現受潮或進水應立即處理，例如瓦斯繼電器的防雨罩等。把定期工作做到位，定期清掃蓄電池組、檢查充電機。

（二）機組大、小修嚴把質量關

加強對施工隊伍的管理，在施工時控制質量和工藝，敷設電纜遵守規定，施工接線提高標準等級，并在完工后對二次回路進行檢查，必須進行絕緣試驗，發現接地后及時更換損傷電纜，而且要檢查是否存在寄生回路的問題。

（三）加強設備監督管理

新安裝直流設備在進行采購時加強監督，質量不合格產品嚴禁使用。對運行時間長、元件老化嚴重的設備應及時更換。

五、直流接地故障的處理方法

（一）利用絕緣監察裝置查找支路

發生接地后，微機絕緣監察裝置會發出“絕緣異常”信號送至DCS，應首先檢查絕緣監察裝置顯示信息，根據當時的系統運行方式、倒閘操作情況、氣候影響判斷接地點，如果絕緣監察裝置報出具體支路可采取必要措施后隔離處理。絕緣監察裝置是直流系統實時在線監視的重要設備，能夠實時監視并數字顯示出直流系統的正常工作電壓、母線對地絕緣狀況等信息，所以，合理應用絕緣監察裝置是快速查找接地的明智之舉。

對于目前的微機型絕緣監察裝置在發生非金屬性直流接地時，當接地電阻高于定值時一般不能準確報出接地的支路，在我廠6號機小修過程中，我們使用電阻箱進行了接地試驗，已知110V直流系統接地電阻定值為7kΩ，首先在124Q支路的正極經5kΩ的電阻接地，絕緣監察裝置報警124Q正極接地，報警信息顯示“124Q正極對地5kΩ，負極對地999kΩ”，當接地電阻箱調整到50kΩ時，修改絕緣監察裝置定值為55kΩ后可勉強報出支路，當電阻箱調整到55～300kΩ之間后修改監察裝置定值也無法報出支路。所以對于非金屬性大電阻接地故障查找的問題依然是直流設備廠家亟需攻克的難題。

（二）采取拉路查找的方法

當接地電阻較大，絕緣監察裝置無法報出具體接地支路時，只能根據負荷的重要程度，依次短時拉開直流屏所供各回路負荷。拉路時設專人一直測量直流母線電壓，當切除某一回路時電壓恢復正常，則說明故障就在該支路中。此方法需要逐步拉掉各條支路，因此大大降低了直流供電的可靠性，如有重要負荷無法停電時，則必須接引臨時電源保證重要設備的供電，且要考慮到備用臨時直流電源的空開容量，按級差原則合理接引。

六、直流接地查找的注意事項

（一）拉路時應做好異常事件的應急處理，例如對于無交流保持回路的設備在拉開直流電源時要有防止突然跳閘的措施。直流接地的查找和處理必須由兩人及以上同時進行，處理時不得造成直流短路和另一點接地，使故障進一步擴大。查找直流接地要使用合格的儀表，儀表的內阻不低于2000Ω/V，注意萬用表的檔位，防止發生直流短路。

（二）微機保護裝置都有防止直流電源消失保護誤動的措施，但對重要設備事先要采取措施防止保護誤動，例如在斷開開發變組保護、安全自動裝置等重要設備的直流電源前，填寫保護投退申請斷開保護跳閘壓板。

（三）查找接地故障，要采取先微機裝置后人工拉路、先室外后室內、先信號照明回路再控制操作回路，即在處理故障時先檢查由直流系統絕緣監察裝置查詢到的故障支路。如果絕緣監察裝置沒有報出支路或發現絕緣監察裝置提供的判斷有誤，再進行人工拉路查找。故障點查找的范圍一般先考慮室外，因為室外受環境影響比較大，室外排除了再找室內。在回路方面先檢查對安全影響較小的信號回路，然后再檢查控制回路；采用拉回路的方法時，要先拉次要的負荷回路，再拉重要回路。

七、結束語

眾所周知，直流系統一點接地故障發生以后，不會構成通路無明顯危害，但如果不及時查找出接地點可能會發展成兩點接地故障引起繼電保護裝置的誤動或拒動，造成事故范圍擴大，后果十分嚴重。所以，快速、安全地查找到故障點是當下繼電保護技術人員必須掌握的技能。我們必須不斷學習案例和積累經驗，提高自身專業技術水平，在發生直流接地時，以最短的時間、最安全的方式找到故障點并消除，提高機組安全運行穩定性和可靠性。

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