直流系統(tǒng)接地故障對(duì)機(jī)械設(shè)備的影響及防范對(duì)策

趙國全

摘要：電廠中都設(shè)有直流電源，在發(fā)電廠正常運(yùn)行時(shí)，主要對(duì)斷路器的控制回路、信號(hào)回路、自動(dòng)裝置等設(shè)備供電。在回路發(fā)生故障時(shí)，以保證它們能可靠動(dòng)作。電廠直流系統(tǒng)的用電負(fù)荷極為重要，系統(tǒng)供給繼電保護(hù)、信號(hào)、監(jiān)控、事故照明、交流不間斷電源等，對(duì)供電的可靠性要求很高。直流系統(tǒng)的可靠性是供電系統(tǒng)安全運(yùn)行的必要保障。因此，直流系統(tǒng)自身的安全穩(wěn)定性及可靠性直接影響到發(fā)電廠系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電廠；電流；電源

發(fā)電廠有直流輔助系統(tǒng)，直流系統(tǒng)作為不間斷電源，為整個(gè)系統(tǒng)的保護(hù)、監(jiān)控以及大合閘電流的電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)等提供電源。直流系統(tǒng)作為發(fā)電廠及變電站繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置、微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、控制、信號(hào)、事故照明等系統(tǒng)的電源支撐，其供電的可靠性是保證發(fā)電廠及變電站安全運(yùn)行的重要條件之一。當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，輕則在設(shè)備發(fā)生異常時(shí)無法發(fā)出告警信息，重則可能造成繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等控制和操作回路的誤動(dòng)作或拒動(dòng)，從而引發(fā)嚴(yán)重的電力系統(tǒng)事故。因此，當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地后，要及時(shí)迅速地處理，盡可能地減小事故影響范圍。

1.電廠直流系統(tǒng)接地故障影響

（1）直流系統(tǒng)接地是一種易發(fā)生且對(duì)電力系統(tǒng)危害性較大的故障。直流系統(tǒng)是個(gè)不停歇的長期供電系統(tǒng)，線路多，整體負(fù)荷大，同時(shí)還會(huì)受到外界環(huán)境的影響，這些因素都會(huì)引起電纜老化、接線端子老化、元件損壞以及設(shè)備本身等問題，導(dǎo)致絕緣水平下降。通常來將，運(yùn)行的時(shí)間越久，接地的可能性就越大。電廠中的繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、信號(hào)裝置、事故照明、直流油泵、交流不停電電源和電氣設(shè)備的遠(yuǎn)方操作等，要求有可靠的直流電源。直流系統(tǒng)正極接地，就會(huì)有造成繼電保護(hù)誤動(dòng)的可能，因?yàn)橐话闾l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，回路再發(fā)生接地或絕緣不良就會(huì)形成兩點(diǎn)接地，引起保護(hù)誤動(dòng)；直流系統(tǒng)負(fù)極接地，如果回路中再有一點(diǎn)接地，形成兩點(diǎn)接地可將跳閘回路或合閘回路短路，保護(hù)拒動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)發(fā)生故障，保護(hù)的拒動(dòng)必然導(dǎo)致系統(tǒng)事故擴(kuò)大（即越級(jí)擴(kuò)大事故），同時(shí)還可能燒壞繼電器的觸點(diǎn)和燒保險(xiǎn)。

（2）正接地可能導(dǎo)致斷路器誤跳閘。發(fā)電廠的直流系統(tǒng)為控制、保護(hù)、信號(hào)和自動(dòng)裝置提供電源，直流系統(tǒng)的安全連續(xù)運(yùn)行對(duì)保證發(fā)供電有著極大的重要性。由于直流系統(tǒng)為浮空制的不接地系統(tǒng)，如果發(fā)生兩點(diǎn)接地，就可能引起上述裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)，從而造成重大事故。運(yùn)行實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，直流接地不僅會(huì)造成繼電保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)，甚至?xí)斐刹捎弥绷骺刂频脑O(shè)備誤動(dòng)、拒動(dòng)，以至損壞設(shè)備，造成大面積停電、系統(tǒng)瓦解的嚴(yán)重后果。由于斷路器跳閘線圈均接負(fù)極電源，故當(dāng)發(fā)生正接地時(shí)可能導(dǎo)致斷路的跳閘。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，直流系統(tǒng)常見的故障為接地，當(dāng)直流系統(tǒng)中發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí)，可能會(huì)引起直流熔斷器熔斷或造成繼電保護(hù)和斷路器誤動(dòng)作，這對(duì)安全運(yùn)行有極大的危害性。因此，及時(shí)的查找到直流接地點(diǎn)，正確的將接地點(diǎn)隔離，保障發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）負(fù)極發(fā)生接地時(shí)，造成直流電源短路，熔斷器熔斷，斷路器將失去操作電源。大部分開關(guān)電源的輸出正和輸出負(fù)都是懸空的，只要不是直接短路，無論怎么接都不會(huì)短路的但有一部分電源的輸出地是與大地直接連在一起的，如果是那樣的就是會(huì)短路的。直流系統(tǒng)發(fā)生負(fù)極接地時(shí)，如果是機(jī)器上用的是NP結(jié)的電子元件，是無一點(diǎn)事的，因?yàn)檫@里本身就應(yīng)當(dāng)接地。如果機(jī)器上用的是PN結(jié)的電子元件，負(fù)極接地等于短路，因?yàn)樵谶@里正極應(yīng)當(dāng)接地。如果電源功率太小的話，正負(fù)極短路，電源無電壓。如果，電源功率大的話，正負(fù)極短路，電源電路有可能燒毀。如果回路中再有一點(diǎn)接地時(shí)，就可能使跳閘或合閘回路短路，造成保護(hù)裝置和斷路器拒動(dòng)，燒毀繼電器，或使熔斷器熔斷。

2.電廠直流系統(tǒng)接地故障防范對(duì)策

（1）直流系統(tǒng)的用電負(fù)荷極為重要。直流系統(tǒng)如果僅僅是一點(diǎn)接地，對(duì)二次回路不會(huì)造成事故，如果有兩點(diǎn)接地，就可能發(fā)生斷路器誤動(dòng)或拒動(dòng)。就動(dòng)作的實(shí)際情況看，當(dāng)直流系統(tǒng)監(jiān)測回路發(fā)出預(yù)告信號(hào)報(bào)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。供給繼電保護(hù)、控制、信號(hào)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控、事故照明、交流不間斷電源等，對(duì)供電的可靠性要求很高。直流系統(tǒng)的可靠性是保障電廠安全運(yùn)行的決定條件之一。

（2）試?yán)髟O(shè)備的直流電源時(shí)，應(yīng)密切監(jiān)視一次設(shè)備的運(yùn)行情況及有關(guān)儀表指示的變化情況。直流系統(tǒng)接地防范對(duì)直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行極為重要，要不斷提高認(rèn)識(shí)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，有效地查處接地、防范接地，以保證設(shè)備的健康運(yùn)行，確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。由于發(fā)電廠的直流系統(tǒng)是一個(gè)龐大的、復(fù)雜的直流電源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所接設(shè)備多，母線、小母線層層分布，回路縱橫交錯(cuò)，客觀上增大了查找直流接地故障的難度。無論回路有無接地，斷開直流回路電源的時(shí)間一般不得超過3S，但集成電路和微機(jī)保護(hù)的直流電源拉開10S后才允許合好。即使回路有接地，也應(yīng)先合上，再設(shè)法處理。

（3）直流母線電橋法。由于直流電源系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，因此在系統(tǒng)中裝設(shè)了用于監(jiān)察并查找絕緣故障（或接地）的裝置——絕緣監(jiān)察裝置，絕緣監(jiān)察裝置的運(yùn)行可能導(dǎo)致正負(fù)直流母線對(duì)地電壓的變化。采用電橋法研制的檢測裝置比較簡單，相當(dāng)于在正負(fù)直流母線上加兩個(gè)平衡電阻，形成平衡電橋；其僅對(duì)直流系統(tǒng)的接地故障給出報(bào)警，不能指示故障所在的直路和接地電阻值，功能過于單調(diào)。現(xiàn)場維護(hù)人員排除故障時(shí)，通常采用人工拉路法。依次短時(shí)拉開直流屏所供直流負(fù)荷各回路。當(dāng)切除某一回路時(shí)故障消失， 說明故障在該回路內(nèi)?？刹僮餍员容^差，特別是對(duì)于重要負(fù)荷，短時(shí)拉閘都是不允許的。因此，采用該方法的檢測裝置只適用于很低端的配電房的直流柜系統(tǒng)。

3.結(jié)束語

總之，直流電源系統(tǒng)對(duì)變電站的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用， 是變電站安全運(yùn)行的前提。隨著我國電力系統(tǒng)的不斷完善，整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面越來越大，直流系統(tǒng)接地技術(shù)也變得更加復(fù)雜，其運(yùn)行的穩(wěn)定性一直都是技術(shù)人員密切關(guān)注的問題。因此，實(shí)踐中，我們要不斷分析發(fā)生障礙的原因，以便進(jìn)一步提高變電站直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

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