自備電廠直流系統(tǒng)故障的分析及解決措施

（新疆天業(yè)集團熱電產(chǎn)業(yè)天能電廠電控部，石河子市，832000） 王曉軍

新疆天業(yè)集團不斷的發(fā)展壯大，自備電廠的裝機容量不斷的擴容，發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)所接設(shè)備較多、回路復(fù)雜，在長期運行過程中會由于環(huán)境的改變、氣候的變化、電纜以及接頭的老化，設(shè)備本身的問題等等，不可避免的發(fā)生直流系統(tǒng)接地。特別在發(fā)電廠、變電站建設(shè)施工中或擴建過程中，由于施工及安裝的種種問題，難以避免的會遺留電力系統(tǒng)故障隱患，直流系統(tǒng)更是一個薄弱環(huán)節(jié)。投運時間越長的系統(tǒng)接地故障的概率越大。對電廠的安全、經(jīng)濟運行帶來了不利影響及安全隱患。

1 直流系統(tǒng)

1.1 直流系統(tǒng)的作用

在發(fā)電廠和變電所中，直流系統(tǒng)在正常情況下為控制信號、繼電保護、自動裝置、斷路器跳合閘操作回路等提供可靠的直流電源，當(dāng)發(fā)生交流電源消失事故情況下為事故照明、交流不停電電源和事故潤滑油泵等提供直流電源。直流系統(tǒng)可靠與否對發(fā)電廠和變電所的安全運行起著至關(guān)重要的作用，是安全運行的保證。

1.2 直流系統(tǒng)接地的含義

由于直流電源為帶極性的電源，即電源正極和電源負(fù)極。交流電源是無極性電源，電力系統(tǒng)交流電源有一個真正的“地”，這個地也是電力系統(tǒng)安全的一個重要概念。為了系統(tǒng)安全，變電站、發(fā)電廠所有設(shè)備的外殼都會牢牢的接在這個“地”上，而且希望其阻抗越低越好。直流電源的“地”對直流電路來講僅僅是個中性點的概念，這個地與交流的“大地”是截然不同的。如果直流電源系統(tǒng)正極或負(fù)極對地間的絕緣電阻值降低至某一整定值，或者低于某一規(guī)定值，這時稱該直流系統(tǒng)有正接地故障或負(fù)接地故障。

1.3 直流系統(tǒng)故障接地的分析

在發(fā)電廠和變電所中直流系統(tǒng)分布范圍廣、外露部分多、電纜多、且較長。所以，很容易受塵土、潮氣的腐蝕，使某些絕緣薄弱元件絕緣降低，甚至絕緣破壞造成直流接地。直流接地的原因有如下幾個方面：

（1）二次回路絕緣材料不合格、絕緣性能低，年久材料嚴(yán)重老化?；虼嬖谀承p傷缺陷、如磨傷、砸傷、壓傷、扭傷或過流引起的燒傷等。

（2）二次回路及設(shè)備嚴(yán)重積灰和受潮，使直流對地絕緣嚴(yán)重下降。

（3）小動物的要啃或小金屬零件掉落在元件上造成直流接地故障，如老鼠、蜈蚣等小動物爬入帶電回路；某些元件有線頭、未使用的螺絲、墊圈等零件，掉落在帶電回路上。

2 直流系統(tǒng)接地故障的危害

2.1 接地分類

由于電廠直流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接比較復(fù)雜，其接地情況歸納起來有以下兩種：按接地極性分為正接地和負(fù)接地；按接地種類可分為直接接地，即金屬接地；或間接接地，即非金屬接地；按接地的情況可分為單點接地、多點接地、環(huán)路接地和絕緣降低。

2.2 正或負(fù)接地出現(xiàn)的不同情況

在直流系統(tǒng)中，發(fā)生一極一點接地不會引起任何危害，但是一點接地長期工作是不允許的，因為當(dāng)同極的另一點在發(fā)生接地時，可能使信號裝置、繼電保護及控制裝置發(fā)生誤動或拒動，如若兩極都出現(xiàn)接地點，將造成直流系統(tǒng)短路，造成嚴(yán)重的事故。故不允許直流系統(tǒng)長時間一點接地運行。所以，當(dāng)直流系統(tǒng)出現(xiàn)一點接地時，必須盡快查找原因及時處理。

由于發(fā)電廠斷路器跳閘線圈均接負(fù)極電源，故當(dāng)發(fā)生正接地時可能導(dǎo)致斷路的跳閘；負(fù)接地可能導(dǎo)致斷路器的拒跳閘。從新疆天業(yè)自備電廠直流系統(tǒng)接地故障的分析看出，直流系統(tǒng)如果僅僅是一點接地，對二次回路不會造成事故，如果有兩點接地，就可能發(fā)生斷路器誤動或拒動。就動作的實際情況看，當(dāng)直流系統(tǒng)監(jiān)測回路發(fā)出預(yù)告信號報警，顯示該系統(tǒng)接地，可以斷定，直流系統(tǒng)的接地故障已經(jīng)造成了斷路器可能發(fā)生誤跳或拒跳的事故隱患，應(yīng)立即排除，否則易引發(fā)事故。

3 直流系統(tǒng)出現(xiàn)的故障及其原因分析

3.1 設(shè)備方面故障

2012年5月15日，點檢人員發(fā)現(xiàn)（新疆天業(yè)天能熱電）#11機組直流系統(tǒng)A組蓄電池輸出電流表有-15A左右電流顯示，這種現(xiàn)象屬于直流系統(tǒng)異常。由于機組正常運行時，蓄電池處于浮沖狀態(tài)，它的輸出電流應(yīng)該為零。通過此種現(xiàn)象，可以判定蓄電池處于放電狀態(tài)，即直流母線電壓降低，整流系統(tǒng)出現(xiàn)故障，為了排除每個整流模塊的故障點，我們選用拉路查找法依次退出整流模塊排故。最后確認(rèn)是由于#3整流模塊電路板故障原因造成，如果不是及時發(fā)現(xiàn)處理，可能會產(chǎn)生不可預(yù)計的事故后果。

3.2 控制回路電纜老化破損故障

2008年10月12日，運行人員將（新疆天業(yè)天業(yè)熱電）#5機組并網(wǎng)發(fā)電，在機組正常運行一個小時后，機組值班人員發(fā)現(xiàn)#5機開機盤報直流系統(tǒng)故障，我們熱控檢修人員分?jǐn)偛檎抑绷鹘拥攸c，通過4小時的奮戰(zhàn)，找到故障點。原因是#5機機頭回油溫度電接點油溫表跳閘輸出電纜皮破損，造成單點金屬接地。幸虧處理及時，避免一次事故的進一步擴大。

3.3 環(huán)境積灰造成的故障

2011年6月12日，#12（新疆天業(yè)天能熱電）機組滿負(fù)荷正常運行時機組跳閘，跳閘過程是發(fā)電機事故跳閘觸發(fā)汽機遮斷保護動作解列發(fā)電機。直接原因是#12機組直流系統(tǒng)母線故障，造成勵磁系統(tǒng)外部故障跳閘。最后檢查的結(jié)果是發(fā)現(xiàn)#12機組直流系統(tǒng)平頂母線積灰嚴(yán)重，清掃干凈后故障消除。

4 直流系統(tǒng)常見故障的解決方法及措施

4.1 直流系統(tǒng)常見故障的解決方法

當(dāng)發(fā)生直流系統(tǒng)接地故障時，首先要分清接地故障的極性，分析故障發(fā)生的原因。對于不太重要的直流負(fù)荷及不能轉(zhuǎn)移的分路，利用“瞬時停電”即拉路的方法，查該分路中所帶回路有無接地故障。瞬停直流電源時，應(yīng)經(jīng)值班調(diào)度同意，時間不應(yīng)超過3s，動作應(yīng)迅速，防止失去保護電源及帶有重合閘電源的時間過長。對于重要的直流負(fù)荷，用轉(zhuǎn)移負(fù)荷法，查該分路而帶回路有無接地故障。查找直流系統(tǒng)接地故障時與運行人員保持聯(lián)系，并由二人及以上配合進行，其中一人操作，一人監(jiān)護并監(jiān)視表計指示及信號的變化，防止人身觸電，做好安全監(jiān)護。為了防止保護誤動作，必要時在順斷操作電源前，解除可能誤動的保護，操作電源正常后再投入保護。在進行上述各項檢查選擇后仍未查出故障點，則應(yīng)考慮同極性兩點接地。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)，再進一步采用取保險及拆端子的辦法，直至找到故障點并消除。

4.2 避免直流系統(tǒng)不正常運行的措施

為了避免直流系統(tǒng)的不正常運行，我們制定了以下措施：

（1）設(shè)備點檢人員及運行人員詳細(xì)閱讀各裝置的使用說明書和制定的操作規(guī)程。

（2）設(shè)備在運行中，點檢及運行人員每天要巡視系統(tǒng)上各裝置(高頻開關(guān)電源模塊、微機控制單元、絕緣檢測裝置、電池巡檢裝置等)顯示參數(shù)，包括系統(tǒng)交直流電壓、電流、對地電阻等。

（3）定期檢查系統(tǒng)上的各個裝置的參數(shù)定值是否正常。

（4）檢測各饋電輸出開關(guān)是否在正常位置，熔斷器是否工作正常。

（5）定期對蓄電池進行外觀檢測及連接螺釘有無松動。

（6）定期檢查各組蓄電池浮充電流值。

（7）定期檢查蓄電池端電壓和環(huán)境溫度等。

5 結(jié)論

針對以上的情況分析，日常工作中對直流系統(tǒng)要引起高度重視，嚴(yán)把安裝質(zhì)量關(guān)，不留隱患；精心維護、精心操作避免人為直流接地故障的發(fā)生，有條件的盡量改善現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，減少粉塵、濕度對二次回路的影響。

要保證發(fā)電廠及變電站系統(tǒng)的正常運行，直流系統(tǒng)十分關(guān)鍵，日常工作中要定期檢查維護，防止因直流系統(tǒng)接地引發(fā)的事故，避免造成不必要的損失，確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、長周期運行，直流系統(tǒng)是不可缺少的保障條件，需要我們精心維護。通過對新疆天業(yè)集團熱電廠直流系統(tǒng)出現(xiàn)的一些故障進行分析，并提出一些解決方法及措施，以期待以后的檢修維護及改造工作中起到借鑒指導(dǎo)作用。

[1]林海濤.直流系統(tǒng)接地故障分析及查找方法熱[J].內(nèi)蒙古,呼倫貝爾電業(yè)局，2009年第3期

[2]白忠敏.電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計手冊(第二版),中國電力出版社,2009.（3）