龍灘電廠典型直流接地故障的分析與處理

陳龍駒

(龍灘水電開發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)

龍灘電廠典型直流接地故障的分析與處理

陳龍駒

(龍灘水電開發(fā)有限公司龍灘水力發(fā)電廠,廣西天峨547300)

直流接地故障是電廠長期運行中出現(xiàn)的常見問題,投入運行越長,直流接地故障發(fā)生概率越大。為此，在總結(jié)電廠直流系統(tǒng)常見缺陷及處理方法的基礎(chǔ)上,對龍灘水電廠一起接地故障案例進(jìn)行了分析,詳細(xì)闡述了接地故障的查找與處理方法。

直流系統(tǒng)；接地故障；接地位置查找；龍灘水力發(fā)電廠

0 引 言

直流系統(tǒng)在長期運行中,受設(shè)備、電纜老化,電廠建造時施工單位與檢修改造工作時維護(hù)單位不規(guī)范作業(yè)等因素影響,直流一點接地或絕緣降低是比較容易發(fā)生的故障。直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障后,可能會造成斷路器誤動或拒動,擴(kuò)大事故,危及整個電廠甚至電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。大型電廠中直流系統(tǒng)電纜分布廣,元器件多,對地分布電容很大,當(dāng)發(fā)生接地或絕緣降低時僅靠絕緣監(jiān)測裝置很難準(zhǔn)確定位故障點。本文通過分析一起龍灘電廠直流接地故障案例,提出了直流接地故障查找與常用處理方法,以期為其他工程提供參考。

1 龍灘電廠直流系統(tǒng)與絕緣監(jiān)測裝置概況

龍灘電廠共設(shè)置有6套完全獨立的直流系統(tǒng),按地下部分和地面部分分別設(shè)置：地下廠房設(shè)置3套機組交直流控制電源系統(tǒng),供機組、變壓器等設(shè)備的繼電保護(hù)和自動裝置以及設(shè)備操作等用電,另外設(shè)置1套廠內(nèi)公用直流電源系統(tǒng)供地下廠房事故照明和公用系統(tǒng)、廠用電的繼電保護(hù)和自動裝置以及設(shè)備操作等用電；地面開關(guān)站和地面中控樓共設(shè)置1套交直流控制電源系統(tǒng),供計算機監(jiān)控系統(tǒng)主控級設(shè)備、500 kV系統(tǒng)的繼電保護(hù)和自動裝置以及設(shè)備操作、中控樓和開關(guān)站的事故照明用電；壩頂設(shè)置1套直流控制電源系統(tǒng),供壩頂閘門和壩頂閘門集中監(jiān)控系統(tǒng)的控制。每套直流系統(tǒng)接線均為雙段母線、雙充電機帶兩組蓄電池結(jié)構(gòu),如圖1所示,正常運行時分段運行,互為備用,除了圖1中所示的主饋電回路外,每套機組交直流控制電源系統(tǒng)還為每臺機組現(xiàn)地設(shè)置1個分饋電屏。為便于監(jiān)視直流系統(tǒng)絕緣情況,每段直流母線上均帶有一臺微機型絕緣監(jiān)測裝置。每個分饋電屏上再設(shè)置一臺便于絕緣監(jiān)視和故障選線,全廠共有21臺微機型絕緣監(jiān)測裝置。

圖1 直流系統(tǒng)示意

直流系統(tǒng)正常運行時,絕緣監(jiān)測裝置在線監(jiān)測正、負(fù)極母線電壓與正、負(fù)極對地絕緣電阻。上述條件其中一個條件不滿足定值要求時,裝置就會進(jìn)行支路接地檢測,向母線注入低頻交流信號(經(jīng)過隔直電容),如圖2所示,在各支路的正負(fù)出線上安裝毫安級交流互感器套,直流分量在交流互感器的二次側(cè)沒有反應(yīng),但能精確的檢測到各支路低頻交流的幅值和相位,通過微機計算出各支路低頻交流的有功分量,進(jìn)而計算出各支路的絕緣電阻,選出接地支路。

圖2 絕緣監(jiān)測裝置原理

2 直流系統(tǒng)常見缺陷及處理

2.1 直流母線電壓異常

(1)產(chǎn)生原因：母線電壓采樣回路接線松動；電壓變送器損壞無輸出或輸出不準(zhǔn)確。

(2)處理方法：檢查接線,緊固端子；更換校驗合格的電壓變送器。

2.2 絕緣監(jiān)測裝置報接地但無法正確選線

(1)產(chǎn)生原因：接地電阻未達(dá)到報警定值(25 kΩ)；絕緣監(jiān)測裝置人工接地點接觸不良；現(xiàn)場絕緣破壞處不穩(wěn)定,時好時壞；絕緣監(jiān)測裝置內(nèi)部定值整定錯誤,主機從機設(shè)置錯誤；絕緣監(jiān)測裝置電源插件老化,無法注入相應(yīng)功率的注入電流；接地選線用的饋線小CT損壞。

(2)處理方法：加強運行監(jiān)視,通過直流接地查找儀找到絕緣下降回路；重新對絕緣監(jiān)測裝置人工接地點進(jìn)行檢查；加強運行監(jiān)視,通過斷開現(xiàn)場有工作或新改造回路的方法查找接地點；檢查絕緣監(jiān)測裝置定值,并保證同一直流母線段下只有一套絕緣監(jiān)測裝置工作在主機模式下；更換絕緣監(jiān)測裝置電源插件；更換直流饋線之路上的選線小CT。

3 案例分析

(1)缺陷處理前分析。2015年9月4日10∶13∶21監(jiān)控報警：“公用LCU公用直流Ⅱ段母線接地”,10∶13∶22 公用LCU公用直流Ⅱ段充電裝置告警,10∶13∶31 公用LCU系統(tǒng)絕緣下降,上位機檢查母線電壓231.6 V,充電機故障紅燈亮?，F(xiàn)場檢查絕緣監(jiān)測裝置接地Ⅰ、低頻紅燈亮,202支路(廠用電10 kV Ⅲ-Ⅱ段母聯(lián)刀閘柜,相當(dāng)于廠用電10 kV Ⅱ段控制回路母線)負(fù)極接地電阻0.6 kΩ。

(2)產(chǎn)生原因分析。公用直流Ⅱ段某個支路發(fā)生絕緣下降現(xiàn)象；廠用電10 kV Ⅱ段任意開關(guān)柜內(nèi)二次線絕緣破損；廠用電10 kV Ⅱ段任意開關(guān)柜內(nèi)繼電器或其他設(shè)備破損；從公用直流饋電柜Ⅱ處至廠用電10 kV Ⅲ-Ⅱ段母聯(lián)刀閘柜之間的電纜被損傷導(dǎo)致絕緣降低。

(3)處理方法。查找絕緣下降支路,進(jìn)一步找到故障點；查找導(dǎo)致絕緣下降的接線或端子,遙測柜內(nèi)二次回路絕緣合格；查找到故障設(shè)備,更換柜內(nèi)繼電器或其他設(shè)備；查找故障電纜,更換新的芯線或者直接更換整根電纜。

4 缺陷處理及分析過程

4.1 公用Ⅱ段絕緣監(jiān)測裝置故障信息檢查

公用Ⅱ段絕緣監(jiān)測裝置故障信息、監(jiān)控系統(tǒng)信息,了解故障選線情況,分析判斷絕緣監(jiān)測裝置選線是否準(zhǔn)確無誤,現(xiàn)場檢查絕緣監(jiān)測裝置接地故障記憶信息,檢查報202支路負(fù)極接地,接地電阻0.6 kΩ,基本判斷為金屬性接地。

4.2 接地位置確認(rèn)

由于廠用10 kV Ⅱ段上有重要負(fù)荷,只能先聯(lián)系運行人員拉合斷路器位置在分位的非重要負(fù)荷10 kV 開關(guān)直流控制回路進(jìn)行排查,當(dāng)拉合至3號機組備用技術(shù)供水泵電動機電源開關(guān)9208DL直流控制回路時,絕緣監(jiān)測裝置報警復(fù)歸,母線負(fù)極電阻恢復(fù)正常,由該測試結(jié)果判斷9208DL直流控制回路負(fù)極有接地現(xiàn)象,從公用直流Ⅱ段至檢修用電1號柜10 kV Ⅲ-Ⅱ段母聯(lián)刀閘柜的電纜無異常。待運行人員做好安全措施后,用絕緣搖表加壓1 000 V分別對柜頂直流空開下端正負(fù)極對地電纜測量絕緣電阻,正極對地227 MΩ,負(fù)極對地236 MΩ,故障點消失。通過圖紙與現(xiàn)場實際分析,運行人員所做安全措施時將故障點排除,運行人員所做安全措施包括：退出9208DL開關(guān)保護(hù)跳閘壓板；將9208DL開關(guān)小車搖至檢修位；斷開9208DL開關(guān)柜柜頂直流空開；將就地/遠(yuǎn)方合閘切換把手切至切除位?；诖?在斷開9208DL開關(guān)柜柜頂直流空開、斷路器在試驗位的情況下,模擬開關(guān)運行狀態(tài),將保護(hù)壓板投入,就地/遠(yuǎn)方合閘切換把手切至遠(yuǎn)方位,在確認(rèn)節(jié)點未通電的情況下,用絕緣搖表加壓1 000 V分別對該開關(guān)柜柜頂直流空開下端正負(fù)極對地電纜測量絕緣電阻,正極對地219 MΩ,負(fù)極對地0.2 Ω,接地故障重新出現(xiàn),通過進(jìn)一步確認(rèn),接地點在就地/遠(yuǎn)方合閘切換把手處。

4.3 查找9208DL開關(guān)柜內(nèi)直流接地原因

通過上述步驟檢查發(fā)現(xiàn)該開關(guān)至廠用電LCU的遠(yuǎn)方分合閘回路電纜SPH-119的1號芯及備用芯絕緣為零,進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)該電纜在9208柜入口處的電纜頭有破損,線芯直接與電纜屏蔽層相連通,結(jié)合現(xiàn)場情況分析認(rèn)為,施工單位在進(jìn)行該電纜敷設(shè)時,將電纜屏蔽層采用用焊接的方式連接到接地端,焊接時將電纜芯的絕緣層造成部分損壞,運行時間較長后逐漸老化,線芯與電纜屏蔽層之間有金屬接觸導(dǎo)致接地。

4.4 故障點處理

將電纜SPH-119做好絕緣處理,用1 000 V搖表測量絕緣,四芯電纜對地絕緣均為200 MΩ以上。

4.5 設(shè)備試運行

聯(lián)系運行人員合上9208DL開關(guān)柜柜頂直流空開進(jìn)行送電,送電后直流電壓正常,絕緣監(jiān)測裝置采樣正確,正負(fù)極對地電壓平衡。測量公用直流系統(tǒng)正極對地電壓115 V,負(fù)極對地電壓116 V,正負(fù)極對地電壓平衡,整個公用直流系統(tǒng)無絕緣下降現(xiàn)象,9208DL開關(guān)遠(yuǎn)方分合閘試驗正常,可以正常投運。

5 結(jié) 語

在大型電廠中由于微機型絕緣監(jiān)測裝置、靜態(tài)型保護(hù)裝置、濾波回路、長電纜等對地等效電容較大的設(shè)備大量使用,在直流一點接地時,無論是正極接地還是負(fù)極接地都有可能造成開關(guān)誤跳閘。以往的直流一點接地時正負(fù)極間電壓不變,不影響設(shè)備繼續(xù)運行,只強調(diào)要及時排除故障,不能再發(fā)生兩點接地,正極接地容易誤動,負(fù)極接地容易拒動等觀點對目前分布電容較大的大型電廠已經(jīng)不再完全適用。在新形勢下,大型電廠的技術(shù)人員應(yīng)重視直流一點接地故障的排查,嚴(yán)防由直流接地造成斷路器誤動或拒動。

[1]DL/T5044—2004電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)定[S]．

[2]JBT9568—2000電力系統(tǒng)繼電器、保護(hù)及自動裝置通用技術(shù)條件[S]．

[3]國家電力調(diào)度通信中心. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)典型故障分析[M]. 北京: 中國電力出版社, 2001．

[4]王顯平. 發(fā)電廠、 變電站二次系統(tǒng)及繼電保護(hù)測試技術(shù)[M]. 北京: 中國電力出版社, 2006．

[5]徐鵬. 從一起直流接地故障探析大型廠站直流系統(tǒng)運行[J]. 水電站機電技術(shù), 2015(1): 18- 20．

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(責(zé)任編輯 焦雪梅)

《風(fēng)電場工程社會穩(wěn)定風(fēng)險分析技術(shù)規(guī)范》送審稿通過審查

2017年2月27日～28日，《風(fēng)電場工程社會穩(wěn)定風(fēng)險分析技術(shù)規(guī)范》送審稿通過水電水利規(guī)劃設(shè)計總院審查。

會議聽取了編制組關(guān)于《規(guī)范》編制情況和主要內(nèi)容的匯報，與會專家對《規(guī)范》逐章逐條進(jìn)行認(rèn)真審查。審查認(rèn)為，編制組提交審查的有關(guān)技術(shù)文件齊全；編制依據(jù)充分，結(jié)構(gòu)清晰，用詞簡明，規(guī)定明確，與國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)，具有可操作性；《規(guī)范》格式規(guī)范，符合《工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)定》要求。經(jīng)與會專家投票表決，一致同意《規(guī)范》送審稿通過審查。會議要求編制組根據(jù)本次審查會議意見，對《規(guī)范》送審稿進(jìn)一步修改完善，適時召開定稿會，形成報批稿，盡早報國家能源局批準(zhǔn)發(fā)布實施。

《規(guī)范》在調(diào)研和總結(jié)我國風(fēng)電場建設(shè)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，借鑒有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)多個陸上和海上風(fēng)電場工程的驗證，反復(fù)修改和完善形成?！兑?guī)范》涵蓋風(fēng)電場工程社會穩(wěn)定風(fēng)險分析基本程序，包含風(fēng)險調(diào)查、風(fēng)險識別、風(fēng)險估計、風(fēng)險防范和化解措施、風(fēng)險等級、報告編制等主要內(nèi)容，符合風(fēng)電場工程社會穩(wěn)定風(fēng)險分析實際情況，對保證我國風(fēng)電場工程社會穩(wěn)定風(fēng)險分析工作質(zhì)量，促進(jìn)風(fēng)電場工程技術(shù)進(jìn)步，推動行業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。

《風(fēng)電場工程社會穩(wěn)定風(fēng)險分析技術(shù)規(guī)范》由水電水利規(guī)劃設(shè)計總院、中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計研究院有限公司共同編制。根據(jù)《國家能源局關(guān)于下達(dá)2014年第一批能源領(lǐng)域行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制(修)訂計劃的通知》(國能科技〔2014〕298號)的要求，2014年10月編制組完成《規(guī)范》工作大綱并通過水電總院評審。編制組經(jīng)廣泛收集國家、行業(yè)和有關(guān)省級的社會穩(wěn)定風(fēng)險分析技術(shù)規(guī)定，并多次討論，于2016年1月形成《規(guī)范》征求意見稿，向行業(yè)廣泛征求修改意見和建議。根據(jù)反饋意見，編制組反復(fù)修改完善，于2016年6月形成了《規(guī)范》送審稿。

(冷 輝)

Analysis and Treatment of Typical DC Grounding Faults in Longtan Hydropower Plant

CHEN Longju

(Longtan Hydropower Plant, Longtan Hydropower Development Co., Ltd., Tian’e 547300, Guangxi, China)

The DC grounding fault is a common problem during the long-term operation of power plant, and the longer of operating time, the greater of DC grounding fault probability. The common DC system defects and treatment methods of Longtan Hydropower Plant are summarized, and on this basis, a case of grounding fault of plant is analyzed and the grounding fault detection and treatment methods are described in detail．

DC system; grounding fault; grounding positioning; Longtan Hydropower Plant

2017- 02- 15

陳龍駒(1990—),男,廣西百色人,助理工程師,從事繼電保護(hù)及安全自動裝置調(diào)試、檢修維護(hù)及運行管理工作．

TM862(267)

B

0559- 9342(2017)04- 0035- 03