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發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)接地的預(yù)防和處理

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【摘要】安裝在發(fā)電廠及變電站中的繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置、后臺機(jī)信號傳送、事故照明、不間斷電源、控制回路、遠(yuǎn)動(dòng)回路和搖信搖控操作等均使用直流電源，直流系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是發(fā)電廠及變電站安全運(yùn)行的不可或缺的條件，同時(shí)由于二次回路十分復(fù)雜，查找直流系統(tǒng)接地一直是困擾運(yùn)行值班人員及檢修人員的難題，因此對直流系統(tǒng)接地的預(yù)防和處理有必要引起相當(dāng)?shù)闹匾暋?/p>

【關(guān)鍵詞】發(fā)電廠；直流系統(tǒng)；接地；危害

發(fā)電廠及變電站中的直流系統(tǒng)一般由交流屏、充電機(jī)、蓄電池、直流屏等設(shè)備組成，直流電源的穩(wěn)定運(yùn)行是發(fā)電廠及變電站穩(wěn)定運(yùn)行的保證，當(dāng)直流回路或某一設(shè)備發(fā)生異常，一點(diǎn)或多點(diǎn)接地時(shí)，則可能造成保護(hù)、自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)等控制和保護(hù)回路的誤動(dòng)或拒動(dòng)，繼而引發(fā)比較大的電力生產(chǎn)事故。因此，在直流系統(tǒng)中，絕不允許兩點(diǎn)或多點(diǎn)同時(shí)接地，有必要對直流系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)有接地故障，后臺機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)立即發(fā)出聲光報(bào)警，并能區(qū)分接地故障區(qū)域及電壓相關(guān)參數(shù)，提醒運(yùn)行人員及時(shí)檢查并排除接地故障，避免發(fā)生嚴(yán)重的電力系統(tǒng)故障。

1 發(fā)電廠及變電站直流系統(tǒng)常見接地故障類型分析

廠站直流系統(tǒng)分布在各個(gè)設(shè)備區(qū)間，電纜接頭部分較多，所以很容易受自然氧化和塵土、潮氣的腐蝕，當(dāng)絕緣薄弱的電纜及設(shè)備元件在此環(huán)境時(shí)，加速老化，或者施工中外力破壞或小動(dòng)物啃咬而造成直流接地。直流接地的原因在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中有如下突出表現(xiàn)：

1.1 直流回路材質(zhì)絕緣不好、絕緣受環(huán)境影響大，壽命短，或施工不小心存在某些硬傷，或過熱引起的絕緣下降等。

1.2 直流回路及設(shè)備污穢常年得不到及時(shí)清理，加之受潮，分線端子進(jìn)水，使直流帶電部分對地絕緣加速降低。

1.3 廠站設(shè)備區(qū)內(nèi)禁止小動(dòng)物進(jìn)入的區(qū)域封堵不嚴(yán)，使小動(dòng)物爬入帶電間隔或施工時(shí)金屬零件掉落在元件上造成直流接地故障，如老鼠、貓、鳥類等小動(dòng)物進(jìn)入直流間隔；某些元件的線頭、螺絲、墊圈等零件，沾連在直流回路上也能引起短接接地或短路故障。

1.4 沒按圖紙要求，工藝不合格，錯(cuò)接線，使弱電回路誤串入。

1.5 檢修作業(yè)不仔細(xì)，直流回路端子排接線的芯線超出端子排較多，降低了端子排的的絕緣而發(fā)生的間接接地現(xiàn)象。

1.6 二次回路上面雜物較多，接線不規(guī)范，在外力的作用下發(fā)生位移后接觸引發(fā)接地故障。

2 直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)的告警信息及判別方法

2.1 直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，后臺機(jī)應(yīng)立即發(fā)出聲音和信息報(bào)警。

2.2 檢查后臺機(jī)的信息，區(qū)分接地范圍，直流母線電壓變化情況，是正極接地還是負(fù)極接地，然后到直流屏上核查信息是否是誤發(fā)，并及時(shí)復(fù)歸信號。

3 直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障的危害

發(fā)電廠及變電站的二次回路中，由于施工或環(huán)境變化，常會(huì)出現(xiàn)異常直流接地障礙，嚴(yán)重時(shí)影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，直流系統(tǒng)故障大都由直流接地引起，其中，危害較大的是兩點(diǎn)接地，當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生某些情況的兩點(diǎn)接地故障時(shí)，有可能造成接地短路，從而造成繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)誤動(dòng)作或拒動(dòng)，也可能使直流保險(xiǎn)熔斷，使接入此回路的保護(hù)及自動(dòng)裝置、控制回路失去作用，當(dāng)保護(hù)回路中同極兩點(diǎn)接地時(shí)，還可能將接地點(diǎn)之間的繼電器短接，使其拒動(dòng)。直流正極接地，有使繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)的可能，因?yàn)橐话汶姶艡C(jī)構(gòu)繼電器跳、合閘線圈正常情況是與負(fù)極接通的，若這些回路再發(fā)生一點(diǎn)接地，就可能引起這些設(shè)備誤動(dòng)作，必然導(dǎo)致系統(tǒng)事故擴(kuò)大，或者發(fā)生越級事故，必須及時(shí)找出接地點(diǎn)進(jìn)行處理。

4 直流接地處理的一般順序和方法

其查找原則是根據(jù)信號信息做出正確判斷，先確定是哪段母線，再確定是哪條回路的順序來進(jìn)行。使用內(nèi)阻大于2000歐的電壓表檢查，或者根據(jù)現(xiàn)場的表計(jì)直接得出判斷。

4.1 當(dāng)直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置發(fā)了接地信號時(shí)，分清接地故障的極性，是完全接地，還是絕緣電阻降低，分析故障發(fā)生的原因，根據(jù)當(dāng)時(shí)的接線方式，是否有作業(yè)操作的影響，尤其注意天氣等因素的影響，合理判斷出可能的接地范圍。

4.2 接地發(fā)生時(shí)，若二次回路正在作業(yè)，或有設(shè)備檢修試驗(yàn)，應(yīng)馬上通知停止工作，拉開其工作的直流電源，看接地信號是否消除。

4.3 用拉路法縮小查找范圍，將直流系統(tǒng)分成獨(dú)立的幾個(gè)部分。

注意：不能使保護(hù)失去電源，如果一定要切斷保護(hù)回路的電源，也要做好相應(yīng)準(zhǔn)備，切斷時(shí)間盡量要短。

4.4 對于瞬間停電不影響保護(hù)的直流負(fù)荷及不能轉(zhuǎn)移的負(fù)荷，用瞬間停電的方法，判斷該回路有無接地故障。

4.5 對于堅(jiān)決不能停電的設(shè)備，有條件的情況下可以分別把設(shè)備用其它電源代出去，判斷該回路有無接地故障，拉合重要直流電源時(shí)，事先取得高度同意，必要時(shí)退出相應(yīng)保護(hù)再進(jìn)行，查找完馬上恢復(fù)直流電源。

4.6 查找直流接地故障，要求兩人配合進(jìn)行，一人動(dòng)手操作，一人監(jiān)護(hù)，同時(shí)監(jiān)視絕緣表計(jì)及接地信號的變化，用拉路方法選擇直流接地范圍時(shí)，拉開電源時(shí)間要短，有無接地都要馬上再合上再想辦法處理，應(yīng)按照下列順序進(jìn)行：

（a）斷開事故照明、施工臨時(shí)電源；

（b）斷開信號、備用電源；

（c）斷開合閘、充電回路；

（d）斷開蓄電池回路；

（e）斷開操作回路；

（f）倒換直流母線；

（g）試解列充電設(shè)備。

4.7 進(jìn)行完上述各項(xiàng)檢查后仍未查出故障來自哪里，則應(yīng)考慮同極性不同點(diǎn)接地,當(dāng)發(fā)現(xiàn)接地在某一回路后，有環(huán)路的應(yīng)先解環(huán)，能分裂的先解列運(yùn)行，或轉(zhuǎn)移負(fù)荷，再查找到接地范圍。當(dāng)直流接地發(fā)生在充電設(shè)備、蓄電池本身和直流母線上時(shí)，用拉路方法是找不到接地點(diǎn)的，當(dāng)直流采取環(huán)路供電方式時(shí)，如不首先斷開環(huán)路，是不能找到接地點(diǎn)，除上述情況外，還有直流串電、同極兩點(diǎn)接地、直流系統(tǒng)絕緣不良。多處出現(xiàn)虛接點(diǎn)，形成很高的接地電壓，在表計(jì)上出現(xiàn)接地指示。在拉路查找時(shí)，往往不能一下全部拉掉拉地點(diǎn)，因而仍然有接地現(xiàn)象的存在。

4.8 直流屏母線排查：查找大多用拉路選擇法，縮小查找范圍，先選次要負(fù)荷進(jìn)行分母線排查。雙母線并列時(shí)，應(yīng)分別拉開開關(guān)，同時(shí)監(jiān)視信號和電壓，確定引起接地的開關(guān)；檢查步驟是：先拉操作，再拉保護(hù)，合保護(hù)（切斷時(shí)間不得超過3秒），這樣保護(hù)誤動(dòng)的可能應(yīng)該沒有。

4.9 檢查動(dòng)力直流部分：如果當(dāng)動(dòng)力直流輸出總開關(guān)拉開后，接地信號還有，就能斷定不是動(dòng)力回路接地。值得注意一點(diǎn)是，因?yàn)榧呻娐泛臀C(jī)保護(hù)裝置響應(yīng)需要一定的延時(shí)，當(dāng)拉路時(shí)，需要等待10s 的延時(shí)時(shí)間才行。

4.10 處理中拆解的接頭應(yīng)逐一記錄下來，以免恢復(fù)接頭時(shí)造成接線錯(cuò)誤，避免遺漏接頭。斷開各分支后，測量是否是與直流屏相連的主電纜接地，如果不是電纜問題，可恢復(fù)該電纜與直流屏相連的接頭，合上直流屏出口開關(guān)，觀察直流屏監(jiān)控單元是否有異常情況，如果沒有，即排除這一環(huán)節(jié)。瞬間斷電時(shí)間要快，防止保護(hù)因斷電造成越級跳閘，有些保護(hù)直流工作電源是不能停電的，如線路高頻保護(hù)、線路光纖縱差保護(hù)等，直流消失會(huì)造成開關(guān)誤動(dòng)，得征得調(diào)度或領(lǐng)導(dǎo)同意，停完容易誤動(dòng)的保護(hù)再進(jìn)行。

5 查找直流接地時(shí)的注意事項(xiàng)及減少直流接地的方法

5.1 禁止使用燈泡查找法。

5.2 發(fā)生接地后，原則暫停在二次回路上的一切工作，并詢問接地是否與施工有關(guān)。

5.3 進(jìn)行查找時(shí)不得造成另一點(diǎn)直流接地情況。

5.4 查線使用儀表的內(nèi)阻不低于2千歐姆。

5.5 拉路前應(yīng)采取必要的措施，以防止直流失電可能引起保護(hù)及自動(dòng)裝置的誤動(dòng)。

5.6 分段查找時(shí)，拆開的導(dǎo)線接頭應(yīng)按先后順序記錄下來，以免恢復(fù)接頭時(shí)造成接線錯(cuò)誤。原則是誰拆開的接頭，誰接上，恢復(fù)時(shí)全面核對記錄，不要遺漏接頭，做好二次回路接線施工圖紙的保存，并與實(shí)際相符。

5.7 查找和處理必須兩人同時(shí)進(jìn)行，取下直流保險(xiǎn)查找接地時(shí)，應(yīng)先取下正極保險(xiǎn)，后取下負(fù)極保險(xiǎn)，恢復(fù)時(shí)則相反進(jìn)行。

5.8 加強(qiáng)二次設(shè)備的清掃維護(hù)，定期巡視，保持蓄電池的清潔，電池的接線柱的滲液及時(shí)擦干凈。

5.9 做好室外端子箱，接線盒等的防雨措施，各箱門鎖好，防止吹開淋雨。

5.10 加強(qiáng)工作人員的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)培訓(xùn)和安全教育，減少施工中人為的直流接地，針對北方冬季特別寒冷，做好室外電纜防凍預(yù)防工作，南方夏季高溫，做好直流母線受熱彎曲變形的預(yù)防工作。

6 結(jié)束語

經(jīng)過多年的現(xiàn)場實(shí)踐，上述方案在生產(chǎn)上得到了大家的認(rèn)可和完善，為發(fā)電廠、變電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障，取得了顯著效果。

參考文獻(xiàn)

[1]變電站直流系統(tǒng)接地的故障危害及其排除方法的研究.

[2]劉軍.直流系統(tǒng)接地的危害及查找辦法[J].電力系統(tǒng)裝備,2011,4.