水機自動控制盤直流接地原因分析與處理

馬玉杰

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

水機自動控制盤直流接地原因分析與處理

馬玉杰

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北唐山064309）

直流系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，直流系統(tǒng)接地故障是電力系統(tǒng)的事故隱患，本文主要闡述了水機自動控制盤直流接地的原因、危害及處理辦法，有利于值班人員及時消除直流系統(tǒng)接地故障，保證機組安全運行。

直流系統(tǒng)；接地故障；危害；兩點接地

1 問題簡介

潘家口水利樞紐工程位于河北省遷西縣灑河橋鎮(zhèn)約10 km處的灤河干流上，其主要任務(wù)是為天津、唐山兩城市供水，同時兼顧防洪、發(fā)電、旅游等綜合效益。潘家口水利樞紐工程分一、二期建設(shè)，一期工程由上池主體工程、主廠房和1臺150 MW常規(guī)機組組成，二期工程由3臺90 MW抽水蓄能機組及下池組成，于1992年9月竣工并投入運行。上池大壩由一座混凝土主壩及兩座副壩組成。主壩為混凝土寬縫重力壩，最大壩高107.5 m，壩頂長1 039 m。下池工程位于上庫壩址下游6 km處的黃石哨村，由下池閘壩及河床式小電站組成。下池河床式電站安裝燈泡貫流轉(zhuǎn)槳式機組2臺，單機容量為5 000 kW。下游反調(diào)水庫總庫容為3 168 m3，有效庫容1 000萬m3，是一座日調(diào)節(jié)水庫，二期工程于1992年9月竣工并投入運行。

2014年，直流負荷盤絕緣監(jiān)控裝置報直流接地故障，對直流負荷排查后發(fā)現(xiàn)水機自動控制盤直流接地。在水機自動控制盤開出繼電器插箱電路板上DC 220 V絕緣擊穿與DC 24 V短接，造成直流接地。更換新的開出繼電器插箱后，直流接地消失，但是此類故障多次發(fā)生。水機自動控制盤是南瑞生產(chǎn)MB40系列。

2 工作原理說明

水機自動控制盤開出繼電器插箱接線方式如圖1所示。

插箱非24 V信號有：鎖定釋放、723打開、723關(guān)閉、716打開、715打開、714打開、713打開、713關(guān)閉、820釋放、821釋放、水導(dǎo)加熱器投入、水導(dǎo)加熱器退出、緊急停機至LCU4、剪斷銷落快速門、704電機投入、704電機退出共16點。電磁閥與繼電器插箱串聯(lián)在線路中，由繼電器插箱接點的閉合或斷開直接控制負荷。

圖1 水機自動控制盤開出繼電器插箱接線圖

3 存在問題及危害

水機自動控制盤開出量都經(jīng)過開出插箱內(nèi)的繼電器輸出，繼電器的線圈和接點都接在插箱的電路板上（線圈電壓為DC 24 V，接點有DC 220 V、AC 220 V、DC24 V），電路板上的金屬線距離非常近。

在直流電源接地故障中，可以分為一點接地故障及兩點接地故障，它們均會造成很大的危害，而兩點接地故障造成的后果更嚴重。一點接地可能造成保護及自動裝置誤動或者拒動。兩點接地，除可能造成直流保險熔斷，使保護及自動裝置、控制回路失去電源，在復(fù)雜保護回路中兩極兩點接地，還能將某些繼電器短接，不能動作跳閘，致使越級跳閘，造成事故擴大。

在直流系統(tǒng)中，直流正、負極對地是絕緣的，在發(fā)生一極接地時由于沒有構(gòu)成接地電流的通路而不引起任何危害，但一極接地長期工作是不允許的，因為在同一極的另一地點又發(fā)生接地時，就可能造成信號裝置、繼電保護或控制回路的不正確動作。發(fā)生一點接地后再發(fā)生另一極接地就將造成直流短路。如直流正接地有造成繼電保護誤動作的可能。因為一般跳閘線圈均接負極電源，若這些回路再發(fā)生接地或絕緣不良就會引起繼電保護誤動作。直流負極接地與正極接地同一道理，如回路中再有一點接地就可能造成繼電保護拒動作，使事故越級擴大。

4 問題分析

一般造成直流接地故障的原因主要包括下列幾個方面：①水電廠很容易受潮氣及塵土腐蝕，致使一些絕緣薄弱的地方絕緣能力下降；②二次回路的絕緣材料不符合標準、絕緣性能差，或者嚴重老化及年久失修等，也有可能存在某些缺陷及損傷，像壓傷、磨傷、及燒傷等，也有可能出現(xiàn)接地現(xiàn)象；③由于施工工藝的不嚴格致使直流回路中出現(xiàn)線頭接觸柜體及裸線等，出現(xiàn)了直流接地故障；④有小動物爬入或者金屬物體落入，像老鼠等動物，元件線頭、墊圈及螺絲等零件，當它們落在帶電回路，均可能造成直流接地故障；⑤在直流系統(tǒng)中存在強、弱電混接，也可能造成直流接地故障。

通過上述分析的原因進行排查：①檢查盤柜內(nèi)部加熱器良好，干燥無水分，此原因排除；②測量二次回路電纜的絕緣電阻，用500 V搖表測量大于2 MΩ，此原因排除；③檢查端子緊固良好，無裸露接頭，此原因排除；④檢查帶電回路干凈無異物，此原因排除；⑤檢查回路中存在強、弱電混接，最終判斷由于水機自動控制盤開出插箱電路板上存在DC 220 V、AC220 V、DC24 V不同電壓等級，開出的接點DC 220 V或AC 220 V長期動作擊穿開出插箱上的金屬線，將DC 220 V傳到線圈的DC 24 V中，造成直流接地。

5 問題處理

為了防止此類事故，將電壓為非24 V繼電器的接點都從插箱引出，讓開出插箱繼電器都控制一個獨立24 V繼電器（單獨繼電器電源與插箱繼電器線圈電源取自水機自動控制盤），獨立繼電器再控制原插箱繼電器接點控制的信號。將獨立繼電器安裝在水機自動控制盤開出繼電器插箱下方。

修改后接線方式變?yōu)槔^電器與電磁閥并聯(lián)，解決了回路中強、弱電混接問題，避免擊穿電纜絕緣，提高了電磁閥動作的可靠性，保證機組安全穩(wěn)定運行。

圖2 修改后水機自動控制盤開出繼電器插箱接線圖

圖3 獨立繼電器接線圖

6 結(jié)束語

綜合分析各類造成直流接地的因素后，潘家口電廠采取了將接線方式變?yōu)槔^電器與電磁閥并聯(lián)，解決了回路中強、弱電混接問題。自完成上述改造后，水機自動控制盤運行良好。直流系統(tǒng)接地故障為水電廠的常見故障，當出現(xiàn)接地故障時，要運用先進檢測設(shè)備及經(jīng)驗對故障進行分析、查明原因、排除故障，確保機組能夠安全穩(wěn)定運行，希望通過本文給存在相似問題的水電廠提供一個解決問題的方向。

[1]毛錦慶.電力系統(tǒng)實用技術(shù)問答[M].北京：中國電力出版社.

[2]孫成寶，徐海明.直流設(shè)備檢修[M].北京:中國電力出版社,2011.

TV734.4

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1672-5387（2017）12-0020-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.12.008

2017-11-01

馬玉杰（1991-），男，助理工程師，研究方向：水電站調(diào)速器系統(tǒng)。