水机自动控制盘直流接地原因分析与处理

马玉杰

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北唐山064309）

水机自动控制盘直流接地原因分析与处理

马玉杰

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北唐山064309）

直流系统是电力系统的重要组成部分，直流系统接地故障是电力系统的事故隐患，本文主要阐述了水机自动控制盘直流接地的原因、危害及处理办法，有利于值班人员及时消除直流系统接地故障，保证机组安全运行。

直流系统；接地故障；危害；两点接地

1 问题简介

潘家口水利枢纽工程位于河北省迁西县洒河桥镇约10 km处的滦河干流上，其主要任务是为天津、唐山两城市供水，同时兼顾防洪、发电、旅游等综合效益。潘家口水利枢纽工程分一、二期建设，一期工程由上池主体工程、主厂房和1台150 MW常规机组组成，二期工程由3台90 MW抽水蓄能机组及下池组成，于1992年9月竣工并投入运行。上池大坝由一座混凝土主坝及两座副坝组成。主坝为混凝土宽缝重力坝，最大坝高107.5 m，坝顶长1 039 m。下池工程位于上库坝址下游6 km处的黄石哨村，由下池闸坝及河床式小电站组成。下池河床式电站安装灯泡贯流转桨式机组2台，单机容量为5 000 kW。下游反调水库总库容为3 168 m3，有效库容1 000万m3，是一座日调节水库，二期工程于1992年9月竣工并投入运行。

2014年，直流负荷盘绝缘监控装置报直流接地故障，对直流负荷排查后发现水机自动控制盘直流接地。在水机自动控制盘开出继电器插箱电路板上DC 220 V绝缘击穿与DC 24 V短接，造成直流接地。更换新的开出继电器插箱后，直流接地消失，但是此类故障多次发生。水机自动控制盘是南瑞生产MB40系列。

2 工作原理说明

水机自动控制盘开出继电器插箱接线方式如图1所示。

插箱非24 V信号有：锁定释放、723打开、723关闭、716打开、715打开、714打开、713打开、713关闭、820释放、821释放、水导加热器投入、水导加热器退出、紧急停机至LCU4、剪断销落快速门、704电机投入、704电机退出共16点。电磁阀与继电器插箱串联在线路中，由继电器插箱接点的闭合或断开直接控制负荷。

图1 水机自动控制盘开出继电器插箱接线图

3 存在问题及危害

水机自动控制盘开出量都经过开出插箱内的继电器输出，继电器的线圈和接点都接在插箱的电路板上（线圈电压为DC 24 V，接点有DC 220 V、AC 220 V、DC24 V），电路板上的金属线距离非常近。

在直流电源接地故障中，可以分为一点接地故障及两点接地故障，它们均会造成很大的危害，而两点接地故障造成的后果更严重。一点接地可能造成保护及自动装置误动或者拒动。两点接地，除可能造成直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源，在复杂保护回路中两极两点接地，还能将某些继电器短接，不能动作跳闸，致使越级跳闸，造成事故扩大。

在直流系统中，直流正、负极对地是绝缘的，在发生一极接地时由于没有构成接地电流的通路而不引起任何危害，但一极接地长期工作是不允许的，因为在同一极的另一地点又发生接地时，就可能造成信号装置、继电保护或控制回路的不正确动作。发生一点接地后再发生另一极接地就将造成直流短路。如直流正接地有造成继电保护误动作的可能。因为一般跳闸线圈均接负极电源，若这些回路再发生接地或绝缘不良就会引起继电保护误动作。直流负极接地与正极接地同一道理，如回路中再有一点接地就可能造成继电保护拒动作，使事故越级扩大。

4 问题分析

一般造成直流接地故障的原因主要包括下列几个方面：①水电厂很容易受潮气及尘土腐蚀，致使一些绝缘薄弱的地方绝缘能力下降；②二次回路的绝缘材料不符合标准、绝缘性能差，或者严重老化及年久失修等，也有可能存在某些缺陷及损伤，像压伤、磨伤、及烧伤等，也有可能出现接地现象；③由于施工工艺的不严格致使直流回路中出现线头接触柜体及裸线等，出现了直流接地故障；④有小动物爬入或者金属物体落入，像老鼠等动物，元件线头、垫圈及螺丝等零件，当它们落在带电回路，均可能造成直流接地故障；⑤在直流系统中存在强、弱电混接，也可能造成直流接地故障。

通过上述分析的原因进行排查：①检查盘柜内部加热器良好，干燥无水分，此原因排除；②测量二次回路电缆的绝缘电阻，用500 V摇表测量大于2 MΩ，此原因排除；③检查端子紧固良好，无裸露接头，此原因排除；④检查带电回路干净无异物，此原因排除；⑤检查回路中存在强、弱电混接，最终判断由于水机自动控制盘开出插箱电路板上存在DC 220 V、AC220 V、DC24 V不同电压等级，开出的接点DC 220 V或AC 220 V长期动作击穿开出插箱上的金属线，将DC 220 V传到线圈的DC 24 V中，造成直流接地。

5 问题处理

为了防止此类事故，将电压为非24 V继电器的接点都从插箱引出，让开出插箱继电器都控制一个独立24 V继电器（单独继电器电源与插箱继电器线圈电源取自水机自动控制盘），独立继电器再控制原插箱继电器接点控制的信号。将独立继电器安装在水机自动控制盘开出继电器插箱下方。

修改后接线方式变为继电器与电磁阀并联，解决了回路中强、弱电混接问题，避免击穿电缆绝缘，提高了电磁阀动作的可靠性，保证机组安全稳定运行。

图2 修改后水机自动控制盘开出继电器插箱接线图

图3 独立继电器接线图

6 结束语

综合分析各类造成直流接地的因素后，潘家口电厂采取了将接线方式变为继电器与电磁阀并联，解决了回路中强、弱电混接问题。自完成上述改造后，水机自动控制盘运行良好。直流系统接地故障为水电厂的常见故障，当出现接地故障时，要运用先进检测设备及经验对故障进行分析、查明原因、排除故障，确保机组能够安全稳定运行，希望通过本文给存在相似问题的水电厂提供一个解决问题的方向。

[1]毛锦庆.电力系统实用技术问答[M].北京：中国电力出版社.

[2]孙成宝，徐海明.直流设备检修[M].北京:中国电力出版社,2011.

TV734.4

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1672-5387（2017）12-0020-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.12.008

2017-11-01

马玉杰（1991-），男，助理工程师，研究方向：水电站调速器系统。