廣東省粵瀧發(fā)電有限責(zé)任公司 張鴻濤

直流系統(tǒng)接地是發(fā)電廠常出現(xiàn)的問(wèn)題之一，在直流系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中，由于設(shè)備絕緣老化、設(shè)備年限、設(shè)備質(zhì)量以及操作不當(dāng)?shù)仍?，容易造成直流系統(tǒng)接地故障。一旦直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障，容易出現(xiàn)接地短路，相關(guān)保護(hù)設(shè)備會(huì)發(fā)生誤動(dòng)而影響到電網(wǎng)的正常運(yùn)行?；诖?，檢修工作人員亟需查找出系統(tǒng)接地故障點(diǎn)，并盡快將故障解決，以降低系統(tǒng)接地故障的發(fā)生率，確保發(fā)電廠的安全生產(chǎn)。

1 直接系統(tǒng)的概念與構(gòu)成

1.1 概念

直流系統(tǒng)也就是是指帶極性的電源裝置，即正極和負(fù)極也的電源設(shè)備。其作為發(fā)電廠不可缺少的重要部分，肩負(fù)著保障廠內(nèi)裝置照明設(shè)備、保護(hù)、控制、監(jiān)測(cè)等裝置功能正常運(yùn)行的任務(wù)，為此該系統(tǒng)的運(yùn)行狀況直接關(guān)系到發(fā)電廠穩(wěn)定運(yùn)行，乃至關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。而電源直流系統(tǒng)接地的“地”并非指的就是電源與地面的實(shí)際相連接，這只是一個(gè)相對(duì)中性的概念。為了系統(tǒng)安全，發(fā)電廠相關(guān)電氣設(shè)備會(huì)通過(guò)一種設(shè)備與這個(gè)“地”相連，而這種連接設(shè)備的電阻、電抗的值越小越好。因此，當(dāng)系統(tǒng)中兩極對(duì)地面的絕緣電阻數(shù)值減小到某一個(gè)特定的數(shù)值時(shí)，在這種情況之下，系統(tǒng)便會(huì)發(fā)生正極或負(fù)極接地故障?？紤]到系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接較為煩瑣、雜亂，為此，系統(tǒng)接地故障會(huì)存在很多種，而最常見(jiàn)的幾種是單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地。

1.2 組成結(jié)構(gòu)

火力發(fā)電廠的直流系統(tǒng)一般由220V或110V兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)所構(gòu)成。這些直流系統(tǒng)均是由充電器、蓄電池、絕緣監(jiān)測(cè)裝置、直流屏、降壓?jiǎn)卧戎绷髟O(shè)備所組成。但隨著制造業(yè)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，沖擊負(fù)荷現(xiàn)象已逐漸減少，為此一些新建設(shè)的電廠基本已不再設(shè)置合閘母線和降壓?jiǎn)挝?，而是直接采用直流?lái)控制母線。其主要目的是為火力發(fā)電廠的繼電保護(hù)裝置、事故照明、自動(dòng)裝置、開(kāi)關(guān)操作以及自動(dòng)控制等設(shè)備提供直流電源。尤其是在火力發(fā)電廠緊急狀態(tài)下，不僅為火力發(fā)電廠提供電源支撐，為發(fā)電廠的安全運(yùn)行保駕護(hù)航；同時(shí)，在各個(gè)領(lǐng)域中也被視為較為穩(wěn)定、安全的一種應(yīng)急電源。由此可見(jiàn)，直流系統(tǒng)是火力發(fā)電廠用電中必不可少的一部分。

2 常見(jiàn)的幾種接地故障

2.1 故障現(xiàn)象

火力發(fā)電廠檢修人員在日常巡檢中，經(jīng)常會(huì)遇到直流系統(tǒng)的接地極對(duì)地電壓突然降低，如220V直流系統(tǒng)正常時(shí)，其兩極對(duì)地均為110V，考慮到繼電器合閘、跳閘線圈以及繼電器線圈接入負(fù)極電源，為此，一旦直流系統(tǒng)出現(xiàn)正極接地時(shí)，其極對(duì)地電壓會(huì)降低到0，一般只是一點(diǎn)接地，對(duì)二次回路不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。但若正極電源再發(fā)生一處接地，其自動(dòng)裝置便會(huì)出現(xiàn)誤跳、誤合，導(dǎo)致繼電器出現(xiàn)誤跳閘的現(xiàn)象，檢修人員根據(jù)接地情況便可判斷為正極接地。如圖1所示。

圖1 直流正極接地故障圖

而負(fù)極接地則是繼電器和自動(dòng)裝置出現(xiàn)拒動(dòng)的重要原因，因?yàn)榛芈分邪l(fā)生一點(diǎn)接地故障，短路點(diǎn)便會(huì)在合分閘線圈的負(fù)極側(cè)發(fā)生。在此情形下，系統(tǒng)內(nèi)可能會(huì)發(fā)出某些拒絕指令，這也使得繼電器的線圈被接地點(diǎn)短接而無(wú)法動(dòng)作，從而出現(xiàn)短接，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行[1]。另外，直流回路一旦出現(xiàn)短接，電流便會(huì)急劇上升，過(guò)高的溫度勢(shì)必會(huì)將電源的保險(xiǎn)絲熔斷，并燒壞繼電器接點(diǎn)，從而造成電氣設(shè)備受損。如圖2所示。

圖2 直流負(fù)極接地故障圖

此外，檢修人員還經(jīng)常遇到直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置接地指示燈亮起來(lái)，并發(fā)出接地報(bào)警，或是出現(xiàn)異常跳閘現(xiàn)象；還有檢修人員在送#0啟備變8B 非電量保護(hù)裝置DGT801U-E裝置電源時(shí)，出現(xiàn)“直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察總報(bào)警”，拉開(kāi)該電源報(bào)警消失等情況；通過(guò)對(duì)這些故障現(xiàn)象分析，均判斷為直流系統(tǒng)接地故障。為此，檢修人員需要查清故障原因，并盡快處理故障。

2.2 故障原因

由于直流系統(tǒng)外露部分比較多，且電纜構(gòu)成復(fù)雜、系統(tǒng)分布范圍廣等特點(diǎn)，使得直流系統(tǒng)產(chǎn)生接地故障的原因有多方面，如系統(tǒng)易受到外部環(huán)境因素，或是設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行自身存在老化缺陷，抑或是檢修人員操作失誤等因素的影響，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)一些性能較為薄弱的元件絕緣性能受損，都會(huì)引發(fā)系統(tǒng)發(fā)生接地故障。具體因素如下。

2.2.1 檢修因素

在火力發(fā)電廠設(shè)備檢修工程中，時(shí)常遇到檢修人員不小心接錯(cuò)線或是檢修人員疏忽大意，未按照規(guī)范進(jìn)行檢修工作，從而導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生接地問(wèn)題，如檢修人員在排除設(shè)備故障時(shí)沒(méi)有按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求替換元件，或是檢修時(shí)將一些電氣設(shè)備元件、電纜損壞引起的直流系統(tǒng)接地故障；同時(shí)檢修人員在開(kāi)展#0啟備變8B繞組溫度計(jì)接線工作時(shí)，沒(méi)有認(rèn)真核對(duì)圖紙、設(shè)備說(shuō)明書(shū)，憑經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為繞組溫度計(jì)內(nèi)部接線圖與需更換下來(lái)的溫度計(jì)一樣，造成接線錯(cuò)誤而引發(fā)直流系統(tǒng)接地故障，導(dǎo)致CT回路竄進(jìn)溫度變送器輸出信號(hào)回路，交流電竄進(jìn)直流電源系統(tǒng)回路，最終造成#0啟備變?cè)跈z修后延期投入運(yùn)行。

2.2.2 設(shè)備自身因素

由于運(yùn)行設(shè)備長(zhǎng)年累月的運(yùn)行，一些電氣設(shè)備元件材料已出現(xiàn)老化，變形、斷裂、破損、失效、電阻增加等問(wèn)題，或是系統(tǒng)長(zhǎng)年累月運(yùn)行，系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)單元、模塊的性能下降或存在生銹、破損等問(wèn)題時(shí)引發(fā)的系統(tǒng)接地。如蓄電池的電壓不正常，導(dǎo)致其膨脹或出現(xiàn)裂縫；絕緣監(jiān)測(cè)數(shù)值設(shè)置錯(cuò)誤，開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)出現(xiàn)問(wèn)題，不能及時(shí)監(jiān)測(cè)到斷路器或熔斷器出現(xiàn)問(wèn)題等而引發(fā)的接地故障，還有設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)會(huì)降低絕緣性能而引起系統(tǒng)接地[2]。

2.2.3 外部因素

發(fā)電廠中的直流系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程期間，由于系統(tǒng)大部分回路長(zhǎng)期處于風(fēng)吹雨淋的自然環(huán)境下運(yùn)行，發(fā)電廠的直流系統(tǒng)以及二次回路容易受到惡劣環(huán)境或不良?xì)夂虻挠绊懀率菇^緣性能降低而出現(xiàn)接地故障。如每年梅雨季節(jié)空氣都是潮濕，直流系統(tǒng)長(zhǎng)期處于這種潮濕的環(huán)境下運(yùn)行，其電纜皮層很容易出現(xiàn)剝落而引發(fā)接地故障；此外，在對(duì)直流系統(tǒng)日常的維護(hù)過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些系統(tǒng)的戶外二次接線盒中有水，判斷應(yīng)該是雨水所流入，這從而引起系統(tǒng)接地問(wèn)題[3]；或是平時(shí)會(huì)有一些雜物被吹到回路之中，這些物體也會(huì)造成系統(tǒng)發(fā)生接地。

3 直流系統(tǒng)接地故障的查找及排除

3.1 啟備變溫度計(jì)接線錯(cuò)誤引發(fā)直流接地

針對(duì)火力發(fā)電廠檢修工作人員因素引發(fā)的系統(tǒng)接地故障問(wèn)題，本次以啟備變溫度計(jì)接線錯(cuò)誤為例進(jìn)行分析。針對(duì)該故障問(wèn)題，檢修人員首先測(cè)試#0啟備變8B溫度報(bào)警接點(diǎn)，并查出線纜對(duì)地絕緣為500Ω，因之前更換過(guò)繞組溫度計(jì)，判斷溫度計(jì)內(nèi)部問(wèn)題。然后打開(kāi)#0啟備變8B繞組溫度計(jì)接線盒，確定本次故障是因內(nèi)部接線錯(cuò)誤引發(fā)。為了能夠盡快解決該故障問(wèn)題，檢修人員并針對(duì)當(dāng)前的情況按照正確的內(nèi)部接線圖重新調(diào)整#0啟備變8B繞組溫度計(jì)接線，并對(duì)絕緣進(jìn)行測(cè)試，以確保絕緣合格。經(jīng)過(guò)檢修人員的故障排除后，非電量保護(hù)裝置DGT801U-E裝置電源送電恢復(fù)正常，#0啟備變8B也恢復(fù)正常運(yùn)行。

3.2 絕緣性能下降引發(fā)的直流接地

針對(duì)設(shè)備自身因素導(dǎo)致絕緣性能下降所引發(fā)直流系統(tǒng)接地故障問(wèn)題，首先，檢修人員要查驗(yàn)故障現(xiàn)場(chǎng)，如設(shè)備故障周邊環(huán)境、氣候等基本情況進(jìn)行排查，以避免是因?yàn)榻谔鞖饣蛟O(shè)備周邊環(huán)境問(wèn)題而引起的設(shè)備失靈，所以檢修人員需要對(duì)故障現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面的分析，并借助檢測(cè)儀器，檢測(cè)各相關(guān)設(shè)備的絕緣性能，在檢測(cè)過(guò)程中若設(shè)備發(fā)出報(bào)警信號(hào)，則表明該部分的絕緣性能受到嚴(yán)重的破壞，性能下降所引發(fā)的直流系統(tǒng)接地故障。

其次，還要檢查本次故障是否因?yàn)樘鞖獾韧獠凯h(huán)境因素的影響導(dǎo)致絕緣性能下降引發(fā)的接地故障，為此檢修工作人員在排查時(shí)，要重點(diǎn)排查電纜線路等材料，畢竟南方每年梅雨季節(jié)，整個(gè)空氣中水分含量異常多，在此期間，電纜線路一直處于濕氣較重的環(huán)境中，其皮層受潮濕環(huán)境影響出現(xiàn)剝落，絕緣性能便 會(huì)下降從而引發(fā)的直流系統(tǒng)接地故障?？紤]到上述接地故障比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的排查方法無(wú)法找出故障原因，為此針對(duì)上述直流系統(tǒng)接地故障問(wèn)題，檢修人員需要借助絕緣檢測(cè)儀、故障檢測(cè)儀器等兩種儀器相結(jié)合，對(duì)故障進(jìn)行定位，以此判斷出接地點(diǎn)位置。

但由于便攜式接地故障檢測(cè)儀器在實(shí)際使用中受限制，其只能排查出接地點(diǎn)的大概范圍，卻不能精準(zhǔn)查出支路，為此這就需要采用絕緣檢測(cè)儀器進(jìn)行協(xié)助排查。通過(guò)兩種儀器的相結(jié)合使用排查出支路，然后再深入查找接地點(diǎn)。該檢測(cè)儀器的排查方法：首先，檢修人員將檢測(cè)儀器上不同支路的絕緣警告數(shù)值放大，然后根據(jù)絕緣檢測(cè)儀器所發(fā)出的報(bào)警信息，查看是哪個(gè)支路的報(bào)警數(shù)值在下降，再利用檢測(cè)儀器來(lái)圍繞數(shù)值下降的這一支路做進(jìn)一步的深入檢測(cè)，最后通過(guò)檢測(cè)儀器顯示數(shù)值，看到這一支路的絕緣值很不穩(wěn)定，由此便可判斷出該線路出現(xiàn)了直流接地問(wèn)題。

4 直流系統(tǒng)接地故障預(yù)防措施

針對(duì)火力發(fā)電廠直流系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)接地故障所帶來(lái)的危害，為了能夠降低系統(tǒng)接地故障的發(fā)生率，還需要做好故障的預(yù)防工作，具體預(yù)防措施如下。

4.1 加強(qiáng)日常巡查力度

考慮到火力發(fā)電廠直流系統(tǒng)接地故障的頻發(fā)，為了能有效降低其發(fā)生率，檢修人員不僅要按照相關(guān)規(guī)范要求相關(guān)要求進(jìn)行維護(hù)和管理，還需要加強(qiáng)日常的巡查管理力度。尤其是故障高發(fā)區(qū)域的電氣設(shè)備，檢修人員需要縮短定期檢查周期，以便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備所存在的問(wèn)題，并及時(shí)進(jìn)行消除。對(duì)于一些存在問(wèn)題的設(shè)備元件，檢修人員需要及時(shí)進(jìn)行維護(hù)或更換，確保相關(guān)設(shè)備的正常進(jìn)行，以此預(yù)防接地故障的發(fā)生。

4.2 加強(qiáng)檢修人員專業(yè)技能培訓(xùn)力度

火力發(fā)電廠相關(guān)電氣設(shè)備在日常的運(yùn)行過(guò)程中，避免不了會(huì)出現(xiàn)故障，而最常見(jiàn)的便是直流系統(tǒng)接地故障問(wèn)題，故障的發(fā)生勢(shì)必會(huì)影響到電網(wǎng)的正常運(yùn)行。為了避免故障的進(jìn)一步惡化，檢修人員一般需要最短時(shí)間內(nèi)排除故障，使電網(wǎng)盡快恢復(fù)正常。為此，還需要加強(qiáng)檢修人員專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能的培訓(xùn)力度，使檢修人員通過(guò)不斷學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)知識(shí)與技能，如熟練掌握相關(guān)電氣設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)程及設(shè)備原理、構(gòu)造，強(qiáng)化設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試，故障排除等相關(guān)知識(shí)，進(jìn)而提高自身故障處理能力與水平，使檢修人員更好地適應(yīng)直流系統(tǒng)中的新設(shè)備以及新問(wèn)題。通過(guò)檢修人員不斷地學(xué)習(xí)，使檢修人員能夠掌握新的故障排除方法，這不僅能夠增強(qiáng)檢修人員的工作的責(zé)任心，還能使檢修人員更好的解決直流系統(tǒng)接地故障問(wèn)題，這對(duì)于降低直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生具有十分重要的意義。

綜上所述，直流系統(tǒng)作為整個(gè)電力運(yùn)行系統(tǒng)中重要組成部分之一，其是保障電氣設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵。但在火力發(fā)電廠直流系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)發(fā)生接地故障是無(wú)法避免的。為了保障電網(wǎng)的正常運(yùn)行，檢修人員需要排查清楚接地故障的原因，并根據(jù)故障原因提出解決故障的方法，以盡快消除故障問(wèn)題，使發(fā)電廠處于穩(wěn)定、可靠狀態(tài)下運(yùn)行，唯有這樣，發(fā)電廠才能夠更好地為廣大的電力用戶提供更好的用電服務(wù)。