岩滩电厂典型直流系统假接地故障的分析及处理

蒋骏

（大唐岩滩水力发电有限责任公司，广西 岩滩 530811）

直流系统运行状况的好坏直接关系到发电厂能否正常运行，直流系统最为常见的问题就是发生直流一点接地故障。假如直流系统存在一点接地，此时二次设备不会受到影响，仍然能够继续正常工作。但此时必须尽快排查并消除接地点，否则发展成直流系统两点接地，形成直流短路，将可能引起保护误动或者拒动。直流系统定期检修期间,时常会遇到寄生回路的情况。在寄生回路作用下,直流系统之间通过设备联系在一起,从而导致“假接地”现象的出现。

1 岩滩电厂直流系统与绝缘监测装置概况

岩滩电厂共设置有3套完全独立的直流系统, 按一期和扩建分别设置厂用220V直流系统、500kV站控直流系统以及扩建220V直流系统。

每套直流系统均采用两段母线、两套充电机带两组蓄电池的配置。 直流系统正常运行时分段运行, 互为备用, 除了主馈电回路外, 每套机组交直流控制电源系统还为每台机组现地设置1个分馈电屏。为便于监视直流系统绝缘情况, 每段直流母线上均带有一台微机绝缘监测装置。

其中扩建直流系统于2017年11月进行升级改造，改造后每段均有两套绝缘监测装置，旧的绝缘监测装置为哈尔滨九洲公司的JZ-MC-V绝缘监测装置，监测机旁直流支路和直流母线的绝缘情况；新的绝缘监测装置为哈尔滨九洲公司JZ-IPD-V绝缘监测装置，监测保护室直流支路和直流母线的绝缘情况。

直流系统正常运行时, 绝缘监测装置在线监测正、负极母线电压与正、负极对地绝缘电阻。上述条件其中一个条件不满足定值要求时, 装置就会进行支路接地检测, 向母线注入低频交流信号, 在各支路的正负出线上安装毫安级交流互感器, 直流分量在交流互感器的二次侧没有反应, 但能精确的检测到各支路低频交流的幅值和相位, 通过微机计算出各支路低频交流的有功分量, 进而计算出各支路的绝缘电阻, 选出接地支路。

2 案例分析

2.1 缺陷情况

2018年8月11日23时03分03秒，12日01时46分10秒，监控系统有“二期：直流系统Ⅰ段母线接地”信号，分别于18s、35s后自动复归，现场检查直流Ⅰ段母线、蓄电池未发现异常。17时29分22秒，22时46分59秒，23时28分16秒，监控系统有“二期：直流系统Ⅰ段母线接地”信号，分别于18秒、17秒、18秒后自动复归，现场检查直流Ⅰ段母线电压正常，蓄电池电压正常，母线及各支路绝缘未发现异常。

2.2 产生原因分析

扩建每段直流系统有两套绝缘监测装置，一套旧的，一套新的，旧的监测机旁直流支路和直流母线绝缘，新的监测保护室直路支路和直流母线，两套新的装置都不时显示有6-7、6-8支路绝缘低于24kΩ，有时甚至低到3.1kΩ，这时观察正母和负母对地电阻为+999kΩ和-999kΩ正常，负母线对地电压为-114V正常，没有直流接地现象，分析是支路误报，6-7、6-8为机旁直流进线支路，可能是由于励磁系统两段直流负极并接在一起，导致有环网，产生假接地现象。监控系统报直流Ⅰ母线接地信号，查历史记录只有在1号充电柜上安装的旧绝缘监测装置查到有母线接地报警信号，新的装置没有母线接地报警信号记录，如果出现真正的接地情况，应该两套装置均应报母线接地信号，分析为误报。

2.3 故障情况比对分析

通过查询资料，将真、假直流接地特征进行归纳对比，如表 1所示。各种缺陷情况以相同的指标进行对比，可找到各种故障的特征量，对现场快速判定故障类型、排除故障有一定指导作用。

通过对表 1 的分析，可得出以下结论：装置报直流接地信号，不一定是发生了直流接地；装置不报直流接地信号，也不一定没有发生直流接地。在现场工作中，判断是否发生了直流接地，应以绝缘监察装置发出的直流接地信号为参考，但最直接、有效的判据应是回路对地摇绝缘的绝缘值偏低。若回路绝缘正常，当断开相关回路某点时，测量该点两端均有电且电位均正常，并且直流接地现象消失，则可判定发生了直流接地假象。

2.4 处理方法

经过判断，故障出现的原因可能为寄生回路作用下,直流系统之间通过设备联系在一起,从而导致“假接地”现象的出现。将冗余的直流系统接线进行简化，并更换直流系统中老化的霍尔元件以及电容等元器件，扩建直流系统监控装置已经长时间没有报出接地信号。

3 防范措施

3.1 慎用信号公共端

早期每个开关柜的控制系统都是单一的，如果采用 1 个公共端，就会大大减少外送电缆，达到简化接线、节约成本的目的。但是每一个开关柜都可能需要向多个控制系统输送信号，如中控室、监控系统等，而这些控制系统的电源又是相对独立的，这样多个电源的存在就会给寄生回路以有利的生存条件。随着电力系统的飞速发展，其他发电厂、变电站也会面临这样的问题。为从根本上避免此类事件发生，需要厂家、设计院和用户三方加强沟通，确保设备送往不同系统的信号不存在公共端，或者采用方便用户个性定制的短接片[2]。

表 1 真、假直流接地特征对比[1]

3.2 修改系统接线、图纸并及时向对应设计院反馈

设计院修改设计相关系统时会依据原始设计文件，但各厂、站在使用设备时往往会做一些调整，这些调整如不能及时反馈给设计部门，会使设计院设计输入有误，进而导致设计院做出不恰当的设计。

3.3 掌握直流系统运行、维护要点

3.3.1 1 套直流系统只配置 1 台接地监测仪，如确需配置多台，应设置监测模式为“一主一从”或者“一主多从”方式，避免多台监测装置同时运行误发报警。

3.3.2 对于复杂控制系统，应在端子排或其他屏柜端子箱处将交、直流信号做明显的标识。

3.3.3 设备二次回路验收、调试时要严格把关，制定调试方案时要考虑各种运行工况以及操作方式，确保系统在各种运行工况下都可稳定运行。

3.3.4 将日常巡检做细做全，设备定期维护时应按规定测量回路绝缘；加强与运行操作人员的沟通，及时取得故障前后设备的操作信息，以便分析处理故障。

3.4 检修时应注意的情况

检修时及时对直流系统内老化的元器件进行更换，防止元器件因老化导致其性能降低，产生误报接地信号情况。

4 结语

在大型电厂中，直流系统绝缘监测装置对地等效电容较大的设备已大量使用。一些电厂直流系统接线方式过于繁琐，加之直流系统各元器件老化损耗，都有可能产生假接地现象的发生，对电厂日常运行造成诸多不便。因此，在直流系统的检修以及改造过程中，应对系统各个环节进行不断的优化，减少产生“假接地”的可能性。另外，对于出现的一点接地信号，要认真及时地进行处理以及消缺排查，防止真正的接地情况发生时，造成断路器误动或拒动。