自備電廠直流系統故障的分析及解決措施

（新疆天業集團熱電產業天能電廠電控部，石河子市，832000） 王曉軍

新疆天業集團不斷的發展壯大，自備電廠的裝機容量不斷的擴容，發電廠、變電站直流系統所接設備較多、回路復雜，在長期運行過程中會由于環境的改變、氣候的變化、電纜以及接頭的老化，設備本身的問題等等，不可避免的發生直流系統接地。特別在發電廠、變電站建設施工中或擴建過程中，由于施工及安裝的種種問題，難以避免的會遺留電力系統故障隱患，直流系統更是一個薄弱環節。投運時間越長的系統接地故障的概率越大。對電廠的安全、經濟運行帶來了不利影響及安全隱患。

1 直流系統

1.1 直流系統的作用

在發電廠和變電所中，直流系統在正常情況下為控制信號、繼電保護、自動裝置、斷路器跳合閘操作回路等提供可靠的直流電源，當發生交流電源消失事故情況下為事故照明、交流不停電電源和事故潤滑油泵等提供直流電源。直流系統可靠與否對發電廠和變電所的安全運行起著至關重要的作用，是安全運行的保證。

1.2 直流系統接地的含義

由于直流電源為帶極性的電源，即電源正極和電源負極。交流電源是無極性電源，電力系統交流電源有一個真正的“地”，這個地也是電力系統安全的一個重要概念。為了系統安全，變電站、發電廠所有設備的外殼都會牢牢的接在這個“地”上，而且希望其阻抗越低越好。直流電源的“地”對直流電路來講僅僅是個中性點的概念，這個地與交流的“大地”是截然不同的。如果直流電源系統正極或負極對地間的絕緣電阻值降低至某一整定值，或者低于某一規定值，這時稱該直流系統有正接地故障或負接地故障。

1.3 直流系統故障接地的分析

在發電廠和變電所中直流系統分布范圍廣、外露部分多、電纜多、且較長。所以，很容易受塵土、潮氣的腐蝕，使某些絕緣薄弱元件絕緣降低，甚至絕緣破壞造成直流接地。直流接地的原因有如下幾個方面：

（1）二次回路絕緣材料不合格、絕緣性能低，年久材料嚴重老化。或存在某些損傷缺陷、如磨傷、砸傷、壓傷、扭傷或過流引起的燒傷等。

（2）二次回路及設備嚴重積灰和受潮，使直流對地絕緣嚴重下降。

（3）小動物的要啃或小金屬零件掉落在元件上造成直流接地故障，如老鼠、蜈蚣等小動物爬入帶電回路；某些元件有線頭、未使用的螺絲、墊圈等零件，掉落在帶電回路上。

2 直流系統接地故障的危害

2.1 接地分類

由于電廠直流系統網絡連接比較復雜，其接地情況歸納起來有以下兩種：按接地極性分為正接地和負接地；按接地種類可分為直接接地，即金屬接地；或間接接地，即非金屬接地；按接地的情況可分為單點接地、多點接地、環路接地和絕緣降低。

2.2 正或負接地出現的不同情況

在直流系統中，發生一極一點接地不會引起任何危害，但是一點接地長期工作是不允許的，因為當同極的另一點在發生接地時，可能使信號裝置、繼電保護及控制裝置發生誤動或拒動，如若兩極都出現接地點，將造成直流系統短路，造成嚴重的事故。故不允許直流系統長時間一點接地運行。所以，當直流系統出現一點接地時，必須盡快查找原因及時處理。

由于發電廠斷路器跳閘線圈均接負極電源，故當發生正接地時可能導致斷路的跳閘；負接地可能導致斷路器的拒跳閘。從新疆天業自備電廠直流系統接地故障的分析看出，直流系統如果僅僅是一點接地，對二次回路不會造成事故，如果有兩點接地，就可能發生斷路器誤動或拒動。就動作的實際情況看，當直流系統監測回路發出預告信號報警，顯示該系統接地，可以斷定，直流系統的接地故障已經造成了斷路器可能發生誤跳或拒跳的事故隱患，應立即排除，否則易引發事故。

3 直流系統出現的故障及其原因分析

3.1 設備方面故障

2012年5月15日，點檢人員發現（新疆天業天能熱電）#11機組直流系統A組蓄電池輸出電流表有-15A左右電流顯示，這種現象屬于直流系統異常。由于機組正常運行時，蓄電池處于浮沖狀態，它的輸出電流應該為零。通過此種現象，可以判定蓄電池處于放電狀態，即直流母線電壓降低，整流系統出現故障，為了排除每個整流模塊的故障點，我們選用拉路查找法依次退出整流模塊排故。最后確認是由于#3整流模塊電路板故障原因造成，如果不是及時發現處理，可能會產生不可預計的事故后果。

3.2 控制回路電纜老化破損故障

2008年10月12日，運行人員將（新疆天業天業熱電）#5機組并網發電，在機組正常運行一個小時后，機組值班人員發現#5機開機盤報直流系統故障，我們熱控檢修人員分攤查找直流接地點，通過4小時的奮戰，找到故障點。原因是#5機機頭回油溫度電接點油溫表跳閘輸出電纜皮破損，造成單點金屬接地。幸虧處理及時，避免一次事故的進一步擴大。

3.3 環境積灰造成的故障

2011年6月12日，#12（新疆天業天能熱電）機組滿負荷正常運行時機組跳閘，跳閘過程是發電機事故跳閘觸發汽機遮斷保護動作解列發電機。直接原因是#12機組直流系統母線故障，造成勵磁系統外部故障跳閘。最后檢查的結果是發現#12機組直流系統平頂母線積灰嚴重，清掃干凈后故障消除。

4 直流系統常見故障的解決方法及措施

4.1 直流系統常見故障的解決方法

當發生直流系統接地故障時，首先要分清接地故障的極性，分析故障發生的原因。對于不太重要的直流負荷及不能轉移的分路，利用“瞬時停電”即拉路的方法，查該分路中所帶回路有無接地故障。瞬停直流電源時，應經值班調度同意，時間不應超過3s，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。對于重要的直流負荷，用轉移負荷法，查該分路而帶回路有無接地故障。查找直流系統接地故障時與運行人員保持聯系，并由二人及以上配合進行，其中一人操作，一人監護并監視表計指示及信號的變化，防止人身觸電，做好安全監護。為了防止保護誤動作，必要時在順斷操作電源前，解除可能誤動的保護，操作電源正常后再投入保護。在進行上述各項檢查選擇后仍未查出故障點，則應考慮同極性兩點接地。當發現接地在某一回路后，有環路的應先解環，再進一步采用取保險及拆端子的辦法，直至找到故障點并消除。

4.2 避免直流系統不正常運行的措施

為了避免直流系統的不正常運行，我們制定了以下措施：

（1）設備點檢人員及運行人員詳細閱讀各裝置的使用說明書和制定的操作規程。

（2）設備在運行中，點檢及運行人員每天要巡視系統上各裝置(高頻開關電源模塊、微機控制單元、絕緣檢測裝置、電池巡檢裝置等)顯示參數，包括系統交直流電壓、電流、對地電阻等。

（3）定期檢查系統上的各個裝置的參數定值是否正常。

（4）檢測各饋電輸出開關是否在正常位置，熔斷器是否工作正常。

（5）定期對蓄電池進行外觀檢測及連接螺釘有無松動。

（6）定期檢查各組蓄電池浮充電流值。

（7）定期檢查蓄電池端電壓和環境溫度等。

5 結論

針對以上的情況分析，日常工作中對直流系統要引起高度重視，嚴把安裝質量關，不留隱患；精心維護、精心操作避免人為直流接地故障的發生，有條件的盡量改善現場作業環境，減少粉塵、濕度對二次回路的影響。

要保證發電廠及變電站系統的正常運行，直流系統十分關鍵，日常工作中要定期檢查維護，防止因直流系統接地引發的事故，避免造成不必要的損失，確保電力系統安全、穩定、長周期運行，直流系統是不可缺少的保障條件，需要我們精心維護。通過對新疆天業集團熱電廠直流系統出現的一些故障進行分析，并提出一些解決方法及措施，以期待以后的檢修維護及改造工作中起到借鑒指導作用。

[1]林海濤.直流系統接地故障分析及查找方法熱[J].內蒙古,呼倫貝爾電業局，2009年第3期

[2]白忠敏.電力工程直流系統設計手冊(第二版),中國電力出版社,2009.（3）