600MW機(jī)組直流接地查找與原因分析

姜海成/內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司

600MW機(jī)組直流接地查找與原因分析

姜海成/內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司

西北地區(qū)某大型火力發(fā)電廠，600MW機(jī)組110V直流系統(tǒng)用于發(fā)電機(jī)、主變壓器、鍋爐主輔機(jī)等重要設(shè)備的控制回路及繼電保護(hù)裝置電源。隨著設(shè)備可靠性不斷提高，使用直流控制回路的設(shè)備逐漸增多，直流系統(tǒng)接地故障變得更加復(fù)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(shù)的故障原因和查找方面入手，舉出工程實(shí)例分析直流接地系統(tǒng)故障的解決方法，總結(jié)事故案例的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為以后直流接地的快速查找打下夯實(shí)基礎(chǔ)。

直流系統(tǒng)；接地故障；保護(hù)誤動；拒動；拉路

一、引言

600 MW機(jī)組110V直流系統(tǒng)主要由蓄電池組、充電機(jī)屏、主饋線屏和直流分屏等組成。110V直流系統(tǒng)所連接的設(shè)備繁多，環(huán)境復(fù)雜，尤其靠近高溫高壓管道和粉塵濃度較大的場所，在設(shè)備運(yùn)行的過程中受外部環(huán)境的影響，加之雨雪天氣和跑冒滴漏現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，造成直流系統(tǒng)極易發(fā)生接地故障。在國內(nèi)多個(gè)電廠發(fā)生了由于直流接地導(dǎo)致的機(jī)組非停，直流接地多發(fā)生在就地控制箱、輔機(jī)設(shè)備的事故按鈕和啟停按鈕等部位，目前所使用的直流設(shè)備均配置有微機(jī)絕緣監(jiān)察裝置，在一般情況下能報(bào)出支路，但在接地電阻未達(dá)到相應(yīng)定值無法報(bào)出具體支路時(shí)，只能采取拉路查找。

二、直流系統(tǒng)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(fù)極接地；按故障點(diǎn)數(shù)分為一點(diǎn)、兩點(diǎn)和多點(diǎn)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(fā)生的持續(xù)性分為轉(zhuǎn)換性故障和持續(xù)性故障。

直流系統(tǒng)發(fā)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(tǒng)等。例如某廠發(fā)生的“10.25事故”，檢修人員在處理輔機(jī)設(shè)備某指示燈不亮的缺陷時(shí)，誤將交流電源串入升壓站直流系統(tǒng)，造成保護(hù)裝置和斷路器誤動引發(fā)升壓站全停事故。再者外部機(jī)械損傷電纜造成接地，若在現(xiàn)場發(fā)生金屬性接地一般絕緣監(jiān)察裝置可準(zhǔn)確報(bào)警，但電纜受機(jī)械損傷絕緣降低未達(dá)到報(bào)警值不會發(fā)出報(bào)警信號，待雨雪天氣時(shí)濕度增大等可能引起接地。另外，在機(jī)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(shè)備質(zhì)量問題、年久老化，直流系統(tǒng)絕緣降低等可能引發(fā)接地。例如某廠4號機(jī)發(fā)生小機(jī)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(fù)正常；變壓器保護(hù)的非電量回路，因變壓器滲油或防護(hù)不嚴(yán)，造成絕緣損壞引發(fā)接地，例如我廠7號機(jī)組110V直流系統(tǒng)曾發(fā)生主變壓力釋放閥二次線接地，只能退出發(fā)變組C屏非電量保護(hù)后將壓力釋放二次線隔離處理。

三、直流接地的危害

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，熔斷器不會熔斷，可繼續(xù)運(yùn)行，但必須及時(shí)處理，否則，當(dāng)發(fā)生另一點(diǎn)接地后，可能造成繼電保護(hù)、信號、自動裝置誤動或拒動，或造成直流保險(xiǎn)熔斷，使保護(hù)及自動裝置、控制回路失去電源。在復(fù)雜的保護(hù)回路中同極兩點(diǎn)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(shè)備，造成大面積停電，從而造成系統(tǒng)瓦解的嚴(yán)重后果。

四、直流接地的防范措施

（一）日常維護(hù)及定期工作做到位

在日常巡檢中加強(qiáng)防水、防潮檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改。惡劣天氣時(shí)應(yīng)加大設(shè)備檢查次數(shù)，并重點(diǎn)檢查易發(fā)生接地的部位，發(fā)現(xiàn)受潮或進(jìn)水應(yīng)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(jī)。

（二）機(jī)組大、小修嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)

加強(qiáng)對施工隊(duì)伍的管理，在施工時(shí)控制質(zhì)量和工藝，敷設(shè)電纜遵守規(guī)定，施工接線提高標(biāo)準(zhǔn)等級，并在完工后對二次回路進(jìn)行檢查，必須進(jìn)行絕緣試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)接地后及時(shí)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(qiáng)設(shè)備監(jiān)督管理

新安裝直流設(shè)備在進(jìn)行采購時(shí)加強(qiáng)監(jiān)督，質(zhì)量不合格產(chǎn)品嚴(yán)禁使用。對運(yùn)行時(shí)間長、元件老化嚴(yán)重的設(shè)備應(yīng)及時(shí)更換。

五、直流接地故障的處理方法

（一）利用絕緣監(jiān)察裝置查找支路

發(fā)生接地后，微機(jī)絕緣監(jiān)察裝置會發(fā)出“絕緣異常”信號送至DCS，應(yīng)首先檢查絕緣監(jiān)察裝置顯示信息，根據(jù)當(dāng)時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行方式、倒閘操作情況、氣候影響判斷接地點(diǎn)，如果絕緣監(jiān)察裝置報(bào)出具體支路可采取必要措施后隔離處理。絕緣監(jiān)察裝置是直流系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線監(jiān)視的重要設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視并數(shù)字顯示出直流系統(tǒng)的正常工作電壓、母線對地絕緣狀況等信息，所以，合理應(yīng)用絕緣監(jiān)察裝置是快速查找接地的明智之舉。

對于目前的微機(jī)型絕緣監(jiān)察裝置在發(fā)生非金屬性直流接地時(shí)，當(dāng)接地電阻高于定值時(shí)一般不能準(zhǔn)確報(bào)出接地的支路，在我廠6號機(jī)小修過程中，我們使用電阻箱進(jìn)行了接地試驗(yàn)，已知110V直流系統(tǒng)接地電阻定值為7kΩ，首先在124Q支路的正極經(jīng)5kΩ的電阻接地，絕緣監(jiān)察裝置報(bào)警124Q正極接地，報(bào)警信息顯示“124Q正極對地5kΩ，負(fù)極對地999kΩ”，當(dāng)接地電阻箱調(diào)整到50kΩ時(shí)，修改絕緣監(jiān)察裝置定值為55kΩ后可勉強(qiáng)報(bào)出支路，當(dāng)電阻箱調(diào)整到55～300kΩ之間后修改監(jiān)察裝置定值也無法報(bào)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(shè)備廠家亟需攻克的難題。

（二）采取拉路查找的方法

當(dāng)接地電阻較大，絕緣監(jiān)察裝置無法報(bào)出具體接地支路時(shí)，只能根據(jù)負(fù)荷的重要程度，依次短時(shí)拉開直流屏所供各回路負(fù)荷。拉路時(shí)設(shè)專人一直測量直流母線電壓，當(dāng)切除某一回路時(shí)電壓恢復(fù)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(fù)荷無法停電時(shí)，則必須接引臨時(shí)電源保證重要設(shè)備的供電，且要考慮到備用臨時(shí)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(xiàng)

（一）拉路時(shí)應(yīng)做好異常事件的應(yīng)急處理，例如對于無交流保持回路的設(shè)備在拉開直流電源時(shí)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(shí)進(jìn)行，處理時(shí)不得造成直流短路和另一點(diǎn)接地，使故障進(jìn)一步擴(kuò)大。查找直流接地要使用合格的儀表，儀表的內(nèi)阻不低于2000Ω/V，注意萬用表的檔位，防止發(fā)生直流短路。

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

（三）查找接地故障，要采取先微機(jī)裝置后人工拉路、先室外后室內(nèi)、先信號照明回路再控制操作回路，即在處理故障時(shí)先檢查由直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置查詢到的故障支路。如果絕緣監(jiān)察裝置沒有報(bào)出支路或發(fā)現(xiàn)絕緣監(jiān)察裝置提供的判斷有誤，再進(jìn)行人工拉路查找。故障點(diǎn)查找的范圍一般先考慮室外，因?yàn)槭彝馐墉h(huán)境影響比較大，室外排除了再找室內(nèi)。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(shí)，要先拉次要的負(fù)荷回路，再拉重要回路。

七、結(jié)束語

眾所周知，直流系統(tǒng)一點(diǎn)接地故障發(fā)生以后，不會構(gòu)成通路無明顯危害，但如果不及時(shí)查找出接地點(diǎn)可能會發(fā)展成兩點(diǎn)接地故障引起繼電保護(hù)裝置的誤動或拒動，造成事故范圍擴(kuò)大，后果十分嚴(yán)重。所以，快速、安全地查找到故障點(diǎn)是當(dāng)下繼電保護(hù)技術(shù)人員必須掌握的技能。我們必須不斷學(xué)習(xí)案例和積累經(jīng)驗(yàn)，提高自身專業(yè)技術(shù)水平，在發(fā)生直流接地時(shí)，以最短的時(shí)間、最安全的方式找到故障點(diǎn)并消除，提高機(jī)組安全運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。

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