某电厂直流系统环路接地故障检查及处理

某电厂直流系统环路接地故障检查及处理

张聪泰，李川

嘉峪关宏晟电热有限公司热力分公司，甘肃省嘉峪关市，735100

摘  要：针对某电厂#1机组正常运行过程中，发生的一起直流环路接地故障的引发原因进行了分析，并针对原因制订了解决措施。

关键词：直流接地；直流环路；保护

Loop Grounding Fault Inspection and Treatment of DC System in a Power Plant

Zhang Cong tai, Li Chuan

( Jiayuguan Hongsheng Electric Heating Co., Ltd. Thermal Branch, Jiayuguan City, Gansu Province, 735100 )

Abstract : The causes of a DC loop ground fault in the normal operation of a power plant # 1 unit are analyzed, and the solutions are formulated.

Keywords : DC grounding ; direct current loop ; protection

引言

直流系统是电力系统重要的组成部分之一，它为发电厂及变电站，供电控制系统中的信号回路，微机保护及安全自动装置的工作电源，还为远动计量通讯提供电源。而电厂内直流系统的负荷涉及面广，支路较多，很容易出现寄生回路造成两套直流系统并列运行。当直流系统中一点发生接地故障时，一般情况下不会直接造成危害性后果，但若同时发生了两点或多点接地，则可能造成微机保护装置、控制或信号回路的误动作，造成操作直流电源短路或断路器跳闸，甚至使电力系统引发更为严重的事故。本文就某电厂发生的一起直流环路接地故障的引发原因进行了分析，并针对原因制订了解决措施。

1、直流环路接地故障事件概述

某电厂#1机组正常运行过程中，直流Ⅰ段、Ⅱ段母线同时发生负极金属性接地故障，查看直流绝缘监测装置，接地点均为继电保护室直流电源支路，运行人员采用瞬时断电法对继电保护室各负荷电源进行进一步的精确查找，在断开#1启备变保护A屏（以下简称保护A屏）直流电源后，直流Ⅰ段、Ⅱ段母线接地故障报警同时消失。初步判断接地故障点在保护A屏柜内二次回路中，随即通知维护人员进一步排查处理。

2、直流环路接地故障现场检查及分析

维护人员到达现场后立即调取直流Ⅰ段、Ⅱ段母线绝缘监测装置报警记录，发现直流Ⅰ段支路8（继电保护室直流电源一）、直流Ⅱ段支路9（继电保护室直流电源二）同时发生负极金属性接地故障，直流Ⅰ段、Ⅱ段母线正极电压均为233V，负极电压均为0V，正极接地电阻均为999K，负极接地电阻均为0K。在对保护A屏进行全面检查后，确认接地故障原因为“启备变A分支后加速”保护开入量外接二次电缆外绝缘破损，并与柜体金属部位短接发生金属性接地引发（见图一）。由于保护A屏柜内直流电源取自直流Ⅰ段，发生接地故障后并不会引起直流Ⅱ段母线绝缘降低，因此，判断保护A屏柜内“启备变A分支后加速”保护二次回路中可能存在寄生回路进而造成直流环路。随即，维护人员通过对保护A屏“启备变A分支后加速”保护二次回路进行全面检查梳理后，发现在#1机组A分支厂用电源快速切换装置（以下简称A分支快切装置）端子处“后加速1”、“后加速2”两组开出信号短接（见图二），造成保护A屏与#1启备变保护B屏（以下简称保护B屏）直流电源环路（保护B屏柜内直流电源取自直流Ⅱ段，见图一）。

图一  启备变保护屏与快切装置接线图

图二  A分支快切装置“后加速”开出至启备变保护屏信号原理及端子图

3、直流接地故障处理及直流环路隐患排查

查明本次直流环路接地故障原因后，维护人员首先对保护A屏柜内发生接地故障的“启备变A分支后加速”保护开入量外接二次电缆外绝缘破损部位进行包扎处理；然后，维护人员将A分支快切装置端子处“后加速1”、“后加速2”两组开出信号短接线拆除，消除直流环路故障；最后经测试保护A屏柜内二次回路负极绝缘合格后，将保护A屏直流电源送电，查看直流Ⅰ段、Ⅱ段母线直流绝缘监测装置，直流Ⅰ段、Ⅱ段母线正极电压均为116V，负极电压均为116V，正极接地电阻均为999K，负极接地电阻均为999K，接地故障处理完成，直流Ⅰ段、Ⅱ段母线运行正常。

为进一步确认直流环路的隐患已消除，维护人员采用平衡桥法在保护A屏内“启备变A分支后加速”保护开入量端子处分别对直流Ⅰ段正、负极进行直流接地模拟试验，发现直流Ⅱ段正、负极均分别与直流Ⅰ段正、负极同时发生接地故障，由此判断直流Ⅰ段、Ⅱ段母线仍存在至少两处环点。

为彻底消除寄生回路而造成的直流环路隐患，维护人员再次对保护A屏柜内二次回路进行检查，首先断开保护A屏柜内全部直流电源，然后对柜内全部开入量接线端子逐一进行对地直流电压测量，最终发现“启备变B分支后加速”保护开入接点两侧对地直流电压分别为“+116V”和“-116V”，检查#1机组B分支厂用电源快速切换装置（以下简称B分支快切装置）端子处“后加速1”、“后加速2”两组开出信号同样短接（见图三），造成保护A屏与保护B屏直流电源环路。维护人员随即将B分支快切装置端子处“后加速1”、“后加速2”两组开出信号短接线拆除后，将保护A屏直流电源送电，并再次采用平衡桥法在保护A屏内“启备变B分支后加速”保护开入量端子处分别对直流Ⅰ段正、负极进行直流接地模拟试验，发现直流Ⅱ段正、负极均运行正常。确认保护A屏运行正常后，维护人员将保护B屏直流电源停电，在保护B屏内“启备变A分支后加速”保护开入量端子处分别对直流Ⅱ段正、负极进行直流接地模拟试验，发现直流Ⅰ段正、负极均运行正常。由此判断直流Ⅰ段、Ⅱ段母线直流环路隐患彻底消除。

图三  A、B分支快切装置“后加速”开出至启备变保护屏信号原理及端子图

4、结束语

通过此次直流环路接地故障的处理及原因分析，暴露出直流系统定期试验未认真开展，未能及时发现和消除直流环路隐患，日常维护及检修工作中，对于二次回路检查和绝缘试验工作开展不到位，未能及时发现和消除绝缘破损及寄生回路问题。为防止此类问题重复发生，认真开展全厂直流系统隐患排查工作，提高直流供电可靠性；定期开展直流系统接地模拟试验，并成记录；制订计划将现有直流小母线电源全部改为辐射状直流电源。

【参考文献】

【1】毛锦庆，等．电力系统继电保护实用技术问答．北京：中国电力出版社，2012．

【2】孙成宝，等．直流设备检修．北京：中国电力出版社，2011．

【3】张善泉．电力系统直流接地危害性分析及预防措施．北京：中国电力出版社，2010．

【4】费万民，等．电力系统中直流接地电阻检测和接地故障点探测的方法研究．电工电能新技术，2001．