火力发电厂直流系统接地的故障分析及处理

1.直流系统的作用

电力系统中的直流电源部分由蓄电池组、充电设备、直流屏等设备组成。直流系统在发电厂和变电站中为控制、信号、继电保护、自动装置、远动通讯装置等提供可靠的直流电源，并提供事故照明电源。它还可为操作提供可靠的操作电源。

直流系统的可靠与否，对发电厂、变电站的安全运行起着至关重要的作用，是发电厂和变电站安全运行的保证。

2.直流系统的构成

目前，高频开关电源模块已得到广泛的应用，并已逐步取代相控型充电装置，其最大的特点是充电效率高、操作简单、故障率低，而且支持带电插拔，非常便于维修。

直流系统主要由充电模块、监控单元、直流馈电单元、降压单元、绝缘监测、蓄电池组等组成。一台完整的充电柜一般由若干台高频开关电源模块组成，正常情况下，单个的充电模块故障不会对直流系统的运行造成影响，在故障时可以临时使用备用充电机的模块替代，然后，单独将故障模块拔下处理。

由于目前电气设备制造工艺水平的不断提高，除直流电动机负荷外，一般很少有冲击负荷的出现。特别是在开关的控制回路中，分合闸线圈及储能电机的电流都非常小，在工作状态对直流母线电压影响几乎很小，因此，目前新建电厂只有直流控制母线，很少再设置合闸母线，降压单元已基本取消。

监控单元作为充电模块和蓄电池组的指挥系统，在根据设置参数进行控制的同时还能够进行故障监视，及时将故障信息传送给DCS等上位机监视系统，以便运行人员及时发现问题。

3.直流系统的主要故障及预防和处理原则

直流系统故障主要有充电模块故障、监控单元故障、绝缘监测装置故障、蓄电池故障、直流系统接地故障等，由于充电部分由多个充电模块组成，且冗余较大，因此，目前充电模块故障已不是影响直流系统稳定运行的主要故障。

常见的故障多为运行中的直流接地故障，主要因为直流系统的网络比较庞大，各种设备的运行环境比较复杂，发生直流接地的可能性较大，是直流系统故障中比较常见和较难消除的一种故障。因此，预防和消除直流系统接地故障是直流系统维护的重点工作。

3.1 在日常巡查中，运行人员和直流维护人员应检查

三相交流输入电压是否平衡或缺相；运行噪声有无异常；各保护信号是否正常；直流输出电压值和电流值是否正确；各充电模块的输出电流是否均流；正负母线对地的绝缘是否良好；装置通讯是否正常等。

日常检查可以及时发现问题并进行必要的处理。由于目前直流充电模块有相应的监控系统，特别是定时均充等功能，因此，应做好详细的记录，检查充电模块自动均充是否准时定期，均充时的充电电流和充电电压是否正确。

3.2 监控系统故障

目前直流系统大部分告警信息都可通过监控器的相应记录进行查询。由于监控装置内部结构较为复杂且集成度较高，发生内部故障需要更换元器件的，一般由设备制造厂家进行相应处理。

如果受直流系统的工作环境和操作过程影响，少数情况下外界干扰或监控内部硬件“瞬间故障”，可能造成系统误告警或监控死机现象。

出现无法自动恢复的软件故障，可通过系统菜单中所提供的“初始化”功能对监控器进行重新设置，需注意的是初始化后，系统参数必须重新输入。

所以，系统调试开通后，应记录下所需的参数设置。如“初始化”无法排除系统故障，则必须将其退出运行，由厂方专业人员进行检查修复。另外一种方法是可将装置工作电源长时间断开，然后，再进行上电，这种方法对于死机的现象一般能够恢复正常。

3.3 蓄电池故障的预防

蓄电池组室应安装空调，保证温度在25℃左右，温度对蓄电池的寿命影响较大，若在35℃及以上的持续温度下运行，预期寿命将减少一半。温度过低，充电时，产生氢气使内压增高，电解液减少，蓄电池寿命也将缩短。

因此，在巡视中，应检查蓄电池连接片有无松动和腐蚀现象，壳体有无渗漏和变形，是否清洁；极柱与安全阀周围是否有酸雾溢出；绝缘电阻是否下降；蓄电池温度是否正常（25°C左右）；测试单只蓄电池电压和内阻是否正常。

3.4 直流系统接地故障的处理

减少直流接地故障，首先是预防，主要方法是加强日常设备及回路巡视检查，在设备定期检修时，保证检修工艺和检修工序，对充电设备以及直流母线、直流开关等设备进行仔细的检查和清扫，避免因为设备灰尘较多造成直流系统绝缘下降，同时清除充电装置内部的灰尘，也可延长充电模块的使用寿命。

排除直流接地故障，就是要找到接地的具体位置，直流接地大多数情况不是一个点接地，可能是多个点接地，真正发生一个金属点接地的情况是比较少的。更多的可能是由于空气潮湿、尘土粘贴、电缆破损或设备某部分的绝缘降低或外界其它不明因素所造成，大量的接地故障并不稳定，随着环境变化而变化，因此，在现场查找直流接地是一个较为复杂的问题。拉路法是电力系统查直流接地故障一直沿用的一个简单办法。

所谓“拉路法”，就是停掉该回路的直流电源，停电时间根据规定应小于3s。一般先从信号回路、照明回路开始，再操作回路、保护回路等。实际在发电厂的应用中，由于二次系统比较复杂，有些回路接线存在不确定性，有可能发生人为的跳闸事故，再加上微机保护由于计算机的运行特性也不允许随意断电，所以，这种办法应尽量减少使用。

另外一种处理直流接地的方法与“拉路法”类似，但在原理上有些区别。首先，分清接地故障的极性，粗略分析故障发生的原因，在长时间阴雨天气时，往往会使直流系统绝缘受潮，室外端子箱、机构箱、接线盒是否因密封不良而进水等；二次回路上有无人员在工作、是否与工作有关等。

然后，可将直流系统分成几个不相联系的部分，即用分块法缩小查找范围，对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路，采用瞬时停电的方法，但停电时间不宜超过3s，对于比较重要的直流负荷，采用转移负荷法，查找该分路所带回路有无接地。

如果接地点是在充电装置内部，可以采用逐段排除来确认告警具体位置，依次抽出充电模块，断开各功能单元和母线间的熔断器连接，断开蓄电池接入开关，分段、分步测量故障母线同保护地间的电压状况。

查找直流接地时的注意事项：瞬停直流电源时，应经调度同意时间不应超过3s，动作应迅速，防止失去保护电源的时间过长。为防止误判断，观察接地现象是否消失时，应从信号、光字牌和绝缘监察表计指示情况综合判断。

尽量避免在高峰负荷时进行。防止人为造成短路或另一点接地，导致误跳闸。按符合实际的图纸进行，防止拆错端子线头，防止恢复接线时遗留或接错，所拆线头应做好记录和标记。

使用仪表检查时，表计内阻应不低于2000RV。查找故障，必须2人及以上进行，防止人身触电，做好安全监护。防止保护误动作，必要时在顺断操作电源前，在解除可能误动的保护操作电源正常后，再投入保护。

3.5 直流接地选线装置监测法

该装置能在线监测，随时报告直流系统接地故障，并显示接地回路编号。但该装置只能监测直流回路具体接地回路或支路，无法定位具体的接地点；受监测点安装数量的限制，该装置很难缩小接地故障范围，且必须进行施工安装，不便于旧系统的改造；此类装置还普遍存在检测精度不高、抗分布电容干扰差、误报较多的问题。

4.结语

伴随着我国电力行业的快速发展，电力系统开始向超高压、大容量的方向发展，对电厂直流系统的维护提出了更高要求。依据实践经验，通过对实际经验的总结建立一套完善的电厂直流系统维护模式显得越来越重要。

[1]张大东,张金彪,张晓梅.发电厂、变电站直流系统接地的危害及查找、处理方法[J].科技信息,2010(23).