摘要：文章根據(jù)火力發(fā)電機(jī)組直流系統(tǒng)工作原理，分析直流系統(tǒng)接地的危害及現(xiàn)象，介紹了直流系統(tǒng)接地故障的查找、處理的方法及注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)；接地；微機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)裝置

中圖分類號(hào)：TM621文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）15-0119-03

1直流系統(tǒng)接地故障的危害

110V直流系統(tǒng)為我們發(fā)電廠的控制、信號(hào)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置提供可靠的直流電源，220V直流系統(tǒng)提供動(dòng)力、控制、事故照明等電源。尤其是110V直流系統(tǒng)，其接線方式復(fù)雜、各盤柜的運(yùn)行環(huán)境各不相同，如存在安裝工藝缺陷如接線松動(dòng)、電纜絕緣損壞或者高溫、潮濕的運(yùn)行環(huán)境，再或者是小動(dòng)物侵入等異常現(xiàn)象時(shí)，就可能導(dǎo)致直流正極或者負(fù)極接地。當(dāng)發(fā)生單點(diǎn)接地時(shí)系統(tǒng)尚能工作，但不能認(rèn)為是正常現(xiàn)象因?yàn)榭赡軙?huì)發(fā)展為正極或者負(fù)極兩點(diǎn)接地，此時(shí)就會(huì)形成裝置拒動(dòng)或者誤動(dòng)的后果了。一般情況下跳閘線圈如出口中間繼電器線圈和跳閘線圈等均接電源負(fù)極，回路中正極形成兩點(diǎn)接地就有可能短接控制節(jié)點(diǎn)使繼電器線圈帶電引起保護(hù)或者裝置誤啟動(dòng)，當(dāng)形成兩點(diǎn)接地則有可能將繼電器線圈短路，造成保護(hù)或者裝置拒動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)發(fā)生故障，由于保護(hù)或者裝置拒動(dòng)必然導(dǎo)致系統(tǒng)事故擴(kuò)大如越級(jí)跳閘等，同時(shí)還可能燒壞繼電器等二次元件。下面通過一個(gè)例子來分析一下：

圖1中F1為110V直流控制電源小開關(guān)、HJ為合閘線圈、TJ為跳閘線圈，為典型的繼電器線圈接直流負(fù)極的接線方式。如A、B兩點(diǎn)接地，則兩點(diǎn)之間的合閘按鈕、DCS合閘端子輸出就被短接，直接導(dǎo)致合閘線圈HJ帶電，該泵停運(yùn)時(shí)則就造成誤啟動(dòng)；如D、E兩點(diǎn)接地則兩點(diǎn)之間的分閘按鈕、DCS分閘端子輸出、跳閘保護(hù)出口都被短接，直接導(dǎo)致跳閘線圈帶電則該泵運(yùn)行時(shí)就會(huì)異常跳閘。如接近負(fù)極的B、C或者E、F兩點(diǎn)發(fā)生接地，則HJ或者TJ線圈被短路，造成該泵拒合閘或者拒跳閘。在比如A、C或者D、F兩點(diǎn)接地，則會(huì)導(dǎo)致直流控制電源小開關(guān)F1跳閘使該泵控制電源失去，那么該泵合閘或者過流跳閘功能就失去了。

上述分析我們發(fā)現(xiàn)，任何情況下兩點(diǎn)接地，其結(jié)果都是很危險(xiǎn)的。對(duì)于發(fā)變組保護(hù)回路乃至500kV GIS內(nèi)的各保護(hù)回路中發(fā)生類似上述接地異常時(shí)，其結(jié)果都是相同的，一般來說正極兩點(diǎn)接地可能造成保護(hù)誤動(dòng)，負(fù)極兩點(diǎn)接地可能造成保護(hù)或斷路器拒動(dòng)。

2直流系統(tǒng)接地故障現(xiàn)象及接地點(diǎn)查找

2.1直流系統(tǒng)接地現(xiàn)象

接地極對(duì)地電壓降至零、正常極對(duì)地電壓為系統(tǒng)電壓。有直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置時(shí)會(huì)由接地報(bào)警，監(jiān)控畫面顯示對(duì)地絕緣降低或者到零。

2.2直流接地故障點(diǎn)查找

傳統(tǒng)的故障點(diǎn)確認(rèn)方法為拉路法，按照信號(hào)、控制、裝置、保護(hù)等重要程度為序?qū)ω?fù)荷支路進(jìn)行試?yán)?dāng)拉到故障支路時(shí)接地信號(hào)消失表明該支路接地?，F(xiàn)在普遍采用微機(jī)直流絕緣監(jiān)察裝置，我廠采用WZJ-11型微機(jī)直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置，各電源饋線支路及負(fù)荷支路開關(guān)下口都裝設(shè)直流CT，系統(tǒng)模擬平衡和非平衡電橋兩個(gè)狀態(tài)，依據(jù)平衡狀態(tài)的正負(fù)母線對(duì)地電壓和非平衡狀態(tài)的正負(fù)母線對(duì)地電壓按照解算二元一次方程組算出母線正負(fù)對(duì)地電阻；依據(jù)平衡與非平衡正負(fù)母線對(duì)地電壓和兩個(gè)狀態(tài)下直流CT的漏電流按照解算二元一次方程組算出支路正負(fù)對(duì)地的電阻值，當(dāng)絕緣電阻低于接地判斷設(shè)定的電阻值時(shí)則發(fā)母線或者支路接地報(bào)警。我們廠機(jī)組及網(wǎng)控110V直流系統(tǒng)都采用上述絕緣監(jiān)測(cè)裝置，當(dāng)接地電阻測(cè)量值大于150kΩ時(shí)則顯示絕緣值999kΩ，當(dāng)接地電阻小于150kΩ時(shí)則顯示實(shí)測(cè)值，網(wǎng)控110V直流絕緣低于65kΩ則發(fā)直流接地報(bào)警，機(jī)組110V直流絕緣值低于10kΩ則發(fā)直流接地報(bào)警。網(wǎng)控110V直流系統(tǒng)各參數(shù)在NCS畫面可以看到，機(jī)組110V直流系統(tǒng)各參數(shù)在FECS畫面可以看到。機(jī)組110V直流系統(tǒng)接地時(shí)DCS畫面會(huì)發(fā)“6號(hào)機(jī)組110V直流I（II）段母線故障”綜合報(bào)警，此時(shí)須至就地直流配電室查看，如直流絕緣低報(bào)警則在WZJ-11監(jiān)控屏內(nèi)可以看到直流正控母或者負(fù)控母絕緣為零，翻看“顯示菜單”中“告警顯示”會(huì)報(bào)“CTXX 接地”，在“支路顯示”中查到“KM 支路XX”的詳細(xì)信息如漏電流、絕緣值。支路編號(hào)“XX”與饋線屏上各直流負(fù)荷小開關(guān)“Q1XX”或者“Q2XX”相對(duì)應(yīng)即可判斷出哪個(gè)負(fù)荷發(fā)生了接地或者絕緣下降了。比如此前發(fā)生過的6號(hào)機(jī)發(fā)變組保護(hù)G屏直流電源接地時(shí)報(bào)警內(nèi)容為“CT09支路接地”，對(duì)應(yīng)110V直流A段饋線屏的Q109為發(fā)變組保護(hù)G屏直流電源即找到了接地點(diǎn)。如為控制類的直流分電屏回路接地，則按照上述方法確認(rèn)某一屏接地后，可以對(duì)其負(fù)荷進(jìn)行拉路即可找到最終的接地點(diǎn)。

3直流系統(tǒng)接地故障處理

查找到接地支路后，處理時(shí)則分在線處理和離線處理兩種方式，用萬用表測(cè)量接線端子的對(duì)地電壓或者用歐姆檔測(cè)量絕緣電阻等方式即可對(duì)故障點(diǎn)準(zhǔn)確定位從而消除故障點(diǎn)，采用何種處理方式需要電氣二次專業(yè)人員到場(chǎng)并詳細(xì)查看接線圖及就地實(shí)際接線情況方可確定，一般在線處理需要甩線；離線處理須斷開直流電源小開關(guān)，確為此支路導(dǎo)致接地則斷開電源小開關(guān)后接地現(xiàn)象會(huì)立即消失，母線絕緣恢復(fù)正常。處理正常后再將直流電源小開關(guān)送好，無論何種方式都必須在處理前退出或者部分退出裝置的功能，此過程中不同的負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)不同、預(yù)控措施也不同，下面將機(jī)組110V直流系統(tǒng)負(fù)荷按照分類簡單介紹一下接地處理。

3.1信號(hào)類負(fù)荷接地故障

機(jī)組變送器屏主要有電壓、電流、有功、無功、頻率等信號(hào)，其中有功是最重要的信號(hào)，送給DEH控制回路作為調(diào)節(jié)信號(hào)，送給電度表作為電能計(jì)量用，該裝置直流電源接地或者變送器屏工作電源接地處理前需要退出機(jī)組一次調(diào)頻、解除AGC、將機(jī)組控制切至TF方式，必要時(shí)需熱控人員配合強(qiáng)制功率信號(hào)。對(duì)于電度表需要記錄處理前的電量底碼，處理期間保持負(fù)荷穩(wěn)定，如此即可計(jì)算當(dāng)日電量。對(duì)于其他用于監(jiān)視的變送器則處理前做好備用監(jiān)視手段即可。

3.2控制類負(fù)荷接地故障

第一，各分電屏電源支路發(fā)生接地時(shí)，如是備用電源則斷開兩側(cè)開關(guān)即可處理，如是工作電源則先判斷備用電源絕緣正常并確認(rèn)該分電屏各負(fù)荷開關(guān)當(dāng)前無操作，先斷開分電屏有接地故障的工作電源開關(guān)，而后立即合上備用電源開關(guān)即可進(jìn)行處理，只是造成控制電源短暫失去即恢復(fù)、DCS可能發(fā)多個(gè)負(fù)荷控制電源故障報(bào)警，調(diào)試期間做過該項(xiàng)試驗(yàn)、不會(huì)影響運(yùn)行設(shè)備。

第二，分電屏負(fù)荷開關(guān)支路發(fā)生接地故障時(shí)，如二次人員已經(jīng)通過萬用表測(cè)量明確了故障定位而且處理時(shí)間很短則采用在線處理即可，不需斷開其直流電源開關(guān)。如短時(shí)處理不完而且在線處理有導(dǎo)致設(shè)備誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，則對(duì)于旋轉(zhuǎn)輔機(jī)則選擇先退備或者倒換至備用輔機(jī)后，再將該輔機(jī)停運(yùn)進(jìn)行處理；對(duì)于電源開關(guān)則選擇進(jìn)行備用電源切換或者串帶方式倒負(fù)荷，而后再將該開關(guān)斷開即可處理。

第三，對(duì)于給發(fā)電機(jī)GCB柜提供直流電源的Q117、Q215、Q217負(fù)荷直流發(fā)生接地時(shí)，必須詳細(xì)查明就地實(shí)際接線情況，選擇離線處理。其中Q215為隔離刀閘及接地刀閘提供控制電源，正常運(yùn)行中上述設(shè)備無需操作，將其控制電源斷開不會(huì)有問題。Q117支路發(fā)生接地時(shí)而將其斷開，仍有Q217提供另一路跳閘電源，處理期間遇有發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作則發(fā)電機(jī)出口開關(guān)仍然能跳開，對(duì)于Q217支路接地時(shí)也一樣。如選擇在線處理則風(fēng)險(xiǎn)很大，一旦不慎造成正極兩點(diǎn)接地則會(huì)誤跳出口開關(guān)，同樣造成負(fù)極兩點(diǎn)接地則保護(hù)啟動(dòng)時(shí)出口開關(guān)會(huì)拒跳。

3.3保護(hù)類負(fù)荷接地故障

第一，對(duì)于上述發(fā)變組保護(hù)裝置直流電源支路發(fā)生接地故障時(shí)，必須立即處理；由于上述保護(hù)裝置其保護(hù)對(duì)象都設(shè)置了雙套冗余配置的保護(hù)裝置，則處理前先申請(qǐng)退保護(hù)即將保護(hù)出口壓板退出，然后斷開直流電源開關(guān)進(jìn)行離線處理，特別注意恢復(fù)時(shí)先送上裝置直流電源、確認(rèn)裝置工作正常，而后測(cè)量此前退出壓板出口無電壓即無動(dòng)作出口后方可投入保護(hù)壓板，防止保護(hù)誤動(dòng)作。6號(hào)機(jī)組發(fā)生過的發(fā)變組保護(hù)G屏直流接地就按上述過程處理的。

第二，MFT保護(hù)繼電器柜布置兩套冗余裝置，Q105和Q205分別對(duì)其進(jìn)行供電。正常運(yùn)行時(shí)兩路電源都送電、兩套裝置同時(shí)投運(yùn)，緊急停爐時(shí)在BTG盤上同時(shí)按下兩個(gè)MFT動(dòng)作按鈕則兩套裝置同時(shí)動(dòng)作，硬接線使各設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。如Q105和Q205兩路電源同時(shí)失去，則電源監(jiān)視繼電器動(dòng)作，使FSSS保護(hù)中“鍋爐保護(hù)電源失去”條件滿足，DCS啟動(dòng)MFT保護(hù)。通過上述分析則Q105或Q205任一支路發(fā)生接地時(shí)，斷開直流電源開關(guān)進(jìn)行離線處理不會(huì)導(dǎo)致MFT保護(hù)誤動(dòng)或者拒動(dòng)。而在線處理則有誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

3.4自動(dòng)裝置類負(fù)荷接地故障

第一，運(yùn)行中發(fā)電機(jī)同期裝置、故障錄波裝置、氣體在線監(jiān)測(cè)裝置直流接地時(shí)可以離線處理，沒有什么風(fēng)險(xiǎn)，只是裝置功能短時(shí)失去而已。

第二，對(duì)于廠用A、B、C、D快切裝置任一裝置直流接地時(shí)，退出其出口功能壓板并將裝置置停用位置即可處理，暫時(shí)降低了廠用供電可靠性、須確保柴發(fā)可靠備用。處理正常后必須測(cè)量退出的功能壓板無出口后方可投入，防止裝置誤動(dòng)。

第三，風(fēng)險(xiǎn)最大的就是勵(lì)磁系統(tǒng)控制電源Q106或Q206發(fā)生直流接地，上述兩路直流電源中Q106供滅磁開關(guān)合閘及跳閘1電源，Q206供滅磁開關(guān)跳閘2電源。上述兩路電源分別經(jīng)電壓變換裝置變?yōu)?4V控制電源供兩面裝置柜，此為24V控制電源還有兩路來自輔勵(lì)磁機(jī)交流電源變換而來。上述兩個(gè)直流電源任一支路接地處理時(shí)必須將接地直流支路停電，且之前要將勵(lì)磁聯(lián)跳壓板取下并將勵(lì)磁開關(guān)置為非自動(dòng)，否則一旦造成LCP就地屏（勵(lì)磁系統(tǒng)就地控制屏）斷電重啟則直接跳機(jī)。通過前述分析Q106或Q206任一斷開則不影響發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作時(shí)滅磁開關(guān)跳閘，相反在線處理時(shí)則有滅磁開關(guān)誤跳使發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作機(jī)組跳閘風(fēng)險(xiǎn)。

4結(jié)論

上述分析我們發(fā)現(xiàn)直流系統(tǒng)接地時(shí)危害很大，部分負(fù)荷直流接地時(shí)處理起來比較棘手而且有導(dǎo)致機(jī)組非停的風(fēng)險(xiǎn)。所以運(yùn)行中對(duì)直流系統(tǒng)絕緣情況監(jiān)視非常重要，發(fā)現(xiàn)直流母線絕緣下降則到就地絕緣監(jiān)測(cè)裝置處查看“支路顯示”，看到底是哪一路引起的絕緣下降，如上述非常重要的直流電源支路發(fā)生絕緣下降則立即聯(lián)系電氣二次專業(yè)人員到場(chǎng)檢查并采取措施使絕緣恢復(fù)正常，如此則好于發(fā)生接地時(shí)的應(yīng)急處理，所以盤操須經(jīng)常到值長臺(tái)的FECS畫面及NCS畫面翻看一下機(jī)組及網(wǎng)控直流系統(tǒng)絕緣情況，就地巡檢至直流配電室時(shí)也許特別關(guān)注控母絕緣情況，發(fā)現(xiàn)絕緣下降必須引起重視，當(dāng)絕緣低發(fā)展至接近接地報(bào)警時(shí)需聯(lián)系電氣二次人員到場(chǎng)檢查，總之防范勝于應(yīng)急。

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作者簡介：石玉兵（1980-），男，內(nèi)蒙古赤峰人，神華廣東國華粵電臺(tái)山發(fā)電有限公司集控主值，助理工程師，研究方向：1000MW火力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：文森）