自备电厂直流系统故障的分析及解决措施

（新疆天业集团热电产业天能电厂电控部，石河子市，832000） 王晓军

新疆天业集团不断的发展壮大，自备电厂的装机容量不断的扩容，发电厂、变电站直流系统所接设备较多、回路复杂，在长期运行过程中会由于环境的改变、气候的变化、电缆以及接头的老化，设备本身的问题等等，不可避免的发生直流系统接地。特别在发电厂、变电站建设施工中或扩建过程中，由于施工及安装的种种问题，难以避免的会遗留电力系统故障隐患，直流系统更是一个薄弱环节。投运时间越长的系统接地故障的概率越大。对电厂的安全、经济运行带来了不利影响及安全隐患。

1 直流系统

1.1 直流系统的作用

在发电厂和变电所中，直流系统在正常情况下为控制信号、继电保护、自动装置、断路器跳合闸操作回路等提供可靠的直流电源，当发生交流电源消失事故情况下为事故照明、交流不停电电源和事故润滑油泵等提供直流电源。直流系统可靠与否对发电厂和变电所的安全运行起着至关重要的作用，是安全运行的保证。

1.2 直流系统接地的含义

由于直流电源为带极性的电源，即电源正极和电源负极。交流电源是无极性电源，电力系统交流电源有一个真正的“地”，这个地也是电力系统安全的一个重要概念。为了系统安全，变电站、发电厂所有设备的外壳都会牢牢的接在这个“地”上，而且希望其阻抗越低越好。直流电源的“地”对直流电路来讲仅仅是个中性点的概念，这个地与交流的“大地”是截然不同的。如果直流电源系统正极或负极对地间的绝缘电阻值降低至某一整定值，或者低于某一规定值，这时称该直流系统有正接地故障或负接地故障。

1.3 直流系统故障接地的分析

在发电厂和变电所中直流系统分布范围广、外露部分多、电缆多、且较长。所以，很容易受尘土、潮气的腐蚀，使某些绝缘薄弱元件绝缘降低，甚至绝缘破坏造成直流接地。直流接地的原因有如下几个方面：

（1）二次回路绝缘材料不合格、绝缘性能低，年久材料严重老化。或存在某些损伤缺陷、如磨伤、砸伤、压伤、扭伤或过流引起的烧伤等。

（2）二次回路及设备严重积灰和受潮，使直流对地绝缘严重下降。

（3）小动物的要啃或小金属零件掉落在元件上造成直流接地故障，如老鼠、蜈蚣等小动物爬入带电回路；某些元件有线头、未使用的螺丝、垫圈等零件，掉落在带电回路上。

2 直流系统接地故障的危害

2.1 接地分类

由于电厂直流系统网络连接比较复杂，其接地情况归纳起来有以下两种：按接地极性分为正接地和负接地；按接地种类可分为直接接地，即金属接地；或间接接地，即非金属接地；按接地的情况可分为单点接地、多点接地、环路接地和绝缘降低。

2.2 正或负接地出现的不同情况

在直流系统中，发生一极一点接地不会引起任何危害，但是一点接地长期工作是不允许的，因为当同极的另一点在发生接地时，可能使信号装置、继电保护及控制装置发生误动或拒动，如若两极都出现接地点，将造成直流系统短路，造成严重的事故。故不允许直流系统长时间一点接地运行。所以，当直流系统出现一点接地时，必须尽快查找原因及时处理。

由于发电厂断路器跳闸线圈均接负极电源，故当发生正接地时可能导致断路的跳闸；负接地可能导致断路器的拒跳闸。从新疆天业自备电厂直流系统接地故障的分析看出，直流系统如果仅仅是一点接地，对二次回路不会造成事故，如果有两点接地，就可能发生断路器误动或拒动。就动作的实际情况看，当直流系统监测回路发出预告信号报警，显示该系统接地，可以断定，直流系统的接地故障已经造成了断路器可能发生误跳或拒跳的事故隐患，应立即排除，否则易引发事故。

3 直流系统出现的故障及其原因分析

3.1 设备方面故障

2012年5月15日，点检人员发现（新疆天业天能热电）#11机组直流系统A组蓄电池输出电流表有-15A左右电流显示，这种现象属于直流系统异常。由于机组正常运行时，蓄电池处于浮冲状态，它的输出电流应该为零。通过此种现象，可以判定蓄电池处于放电状态，即直流母线电压降低，整流系统出现故障，为了排除每个整流模块的故障点，我们选用拉路查找法依次退出整流模块排故。最后确认是由于#3整流模块电路板故障原因造成，如果不是及时发现处理，可能会产生不可预计的事故后果。

3.2 控制回路电缆老化破损故障

2008年10月12日，运行人员将（新疆天业天业热电）#5机组并网发电，在机组正常运行一个小时后，机组值班人员发现#5机开机盘报直流系统故障，我们热控检修人员分摊查找直流接地点，通过4小时的奋战，找到故障点。原因是#5机机头回油温度电接点油温表跳闸输出电缆皮破损，造成单点金属接地。幸亏处理及时，避免一次事故的进一步扩大。

3.3 环境积灰造成的故障

2011年6月12日，#12（新疆天业天能热电）机组满负荷正常运行时机组跳闸，跳闸过程是发电机事故跳闸触发汽机遮断保护动作解列发电机。直接原因是#12机组直流系统母线故障，造成励磁系统外部故障跳闸。最后检查的结果是发现#12机组直流系统平顶母线积灰严重，清扫干净后故障消除。

4 直流系统常见故障的解决方法及措施

4.1 直流系统常见故障的解决方法

当发生直流系统接地故障时，首先要分清接地故障的极性，分析故障发生的原因。对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路，利用“瞬时停电”即拉路的方法，查该分路中所带回路有无接地故障。瞬停直流电源时，应经值班调度同意，时间不应超过3s，动作应迅速，防止失去保护电源及带有重合闸电源的时间过长。对于重要的直流负荷，用转移负荷法，查该分路而带回路有无接地故障。查找直流系统接地故障时与运行人员保持联系，并由二人及以上配合进行，其中一人操作，一人监护并监视表计指示及信号的变化，防止人身触电，做好安全监护。为了防止保护误动作，必要时在顺断操作电源前，解除可能误动的保护，操作电源正常后再投入保护。在进行上述各项检查选择后仍未查出故障点，则应考虑同极性两点接地。当发现接地在某一回路后，有环路的应先解环，再进一步采用取保险及拆端子的办法，直至找到故障点并消除。

4.2 避免直流系统不正常运行的措施

为了避免直流系统的不正常运行，我们制定了以下措施：

（1）设备点检人员及运行人员详细阅读各装置的使用说明书和制定的操作规程。

（2）设备在运行中，点检及运行人员每天要巡视系统上各装置(高频开关电源模块、微机控制单元、绝缘检测装置、电池巡检装置等)显示参数，包括系统交直流电压、电流、对地电阻等。

（3）定期检查系统上的各个装置的参数定值是否正常。

（4）检测各馈电输出开关是否在正常位置，熔断器是否工作正常。

（5）定期对蓄电池进行外观检测及连接螺钉有无松动。

（6）定期检查各组蓄电池浮充电流值。

（7）定期检查蓄电池端电压和环境温度等。

5 结论

针对以上的情况分析，日常工作中对直流系统要引起高度重视，严把安装质量关，不留隐患；精心维护、精心操作避免人为直流接地故障的发生，有条件的尽量改善现场作业环境，减少粉尘、湿度对二次回路的影响。

要保证发电厂及变电站系统的正常运行，直流系统十分关键，日常工作中要定期检查维护，防止因直流系统接地引发的事故，避免造成不必要的损失，确保电力系统安全、稳定、长周期运行，直流系统是不可缺少的保障条件，需要我们精心维护。通过对新疆天业集团热电厂直流系统出现的一些故障进行分析，并提出一些解决方法及措施，以期待以后的检修维护及改造工作中起到借鉴指导作用。

[1]林海涛.直流系统接地故障分析及查找方法热[J].内蒙古,呼伦贝尔电业局，2009年第3期

[2]白忠敏.电力工程直流系统设计手册(第二版),中国电力出版社,2009.（3）