臺山電廠1000MW火力發電機組直流系統接地危害分析及處理

摘要：文章根據火力發電機組直流系統工作原理，分析直流系統接地的危害及現象，介紹了直流系統接地故障的查找、處理的方法及注意事項。

關鍵詞：直流系統；接地；微機絕緣監測裝置

中圖分類號：TM621文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）15-0119-03

1直流系統接地故障的危害

110V直流系統為我們發電廠的控制、信號、繼電保護、自動裝置提供可靠的直流電源，220V直流系統提供動力、控制、事故照明等電源。尤其是110V直流系統，其接線方式復雜、各盤柜的運行環境各不相同，如存在安裝工藝缺陷如接線松動、電纜絕緣損壞或者高溫、潮濕的運行環境，再或者是小動物侵入等異常現象時，就可能導致直流正極或者負極接地。當發生單點接地時系統尚能工作，但不能認為是正常現象因為可能會發展為正極或者負極兩點接地，此時就會形成裝置拒動或者誤動的后果了。一般情況下跳閘線圈如出口中間繼電器線圈和跳閘線圈等均接電源負極，回路中正極形成兩點接地就有可能短接控制節點使繼電器線圈帶電引起保護或者裝置誤啟動，當形成兩點接地則有可能將繼電器線圈短路，造成保護或者裝置拒動，此時系統發生故障，由于保護或者裝置拒動必然導致系統事故擴大如越級跳閘等，同時還可能燒壞繼電器等二次元件。下面通過一個例子來分析一下：

圖1中F1為110V直流控制電源小開關、HJ為合閘線圈、TJ為跳閘線圈，為典型的繼電器線圈接直流負極的接線方式。如A、B兩點接地，則兩點之間的合閘按鈕、DCS合閘端子輸出就被短接，直接導致合閘線圈HJ帶電，該泵停運時則就造成誤啟動；如D、E兩點接地則兩點之間的分閘按鈕、DCS分閘端子輸出、跳閘保護出口都被短接，直接導致跳閘線圈帶電則該泵運行時就會異常跳閘。如接近負極的B、C或者E、F兩點發生接地，則HJ或者TJ線圈被短路，造成該泵拒合閘或者拒跳閘。在比如A、C或者D、F兩點接地，則會導致直流控制電源小開關F1跳閘使該泵控制電源失去，那么該泵合閘或者過流跳閘功能就失去了。

上述分析我們發現，任何情況下兩點接地，其結果都是很危險的。對于發變組保護回路乃至500kV GIS內的各保護回路中發生類似上述接地異常時，其結果都是相同的，一般來說正極兩點接地可能造成保護誤動，負極兩點接地可能造成保護或斷路器拒動。

2直流系統接地故障現象及接地點查找

2.1直流系統接地現象

接地極對地電壓降至零、正常極對地電壓為系統電壓。有直流絕緣監測裝置時會由接地報警，監控畫面顯示對地絕緣降低或者到零。

2.2直流接地故障點查找

傳統的故障點確認方法為拉路法，按照信號、控制、裝置、保護等重要程度為序對負荷支路進行試拉，當拉到故障支路時接地信號消失表明該支路接地。現在普遍采用微機直流絕緣監察裝置，我廠采用WZJ-11型微機直流絕緣監測裝置，各電源饋線支路及負荷支路開關下口都裝設直流CT，系統模擬平衡和非平衡電橋兩個狀態，依據平衡狀態的正負母線對地電壓和非平衡狀態的正負母線對地電壓按照解算二元一次方程組算出母線正負對地電阻；依據平衡與非平衡正負母線對地電壓和兩個狀態下直流CT的漏電流按照解算二元一次方程組算出支路正負對地的電阻值，當絕緣電阻低于接地判斷設定的電阻值時則發母線或者支路接地報警。我們廠機組及網控110V直流系統都采用上述絕緣監測裝置，當接地電阻測量值大于150kΩ時則顯示絕緣值999kΩ，當接地電阻小于150kΩ時則顯示實測值，網控110V直流絕緣低于65kΩ則發直流接地報警，機組110V直流絕緣值低于10kΩ則發直流接地報警。網控110V直流系統各參數在NCS畫面可以看到，機組110V直流系統各參數在FECS畫面可以看到。機組110V直流系統接地時DCS畫面會發“6號機組110V直流I（II）段母線故障”綜合報警，此時須至就地直流配電室查看，如直流絕緣低報警則在WZJ-11監控屏內可以看到直流正控母或者負控母絕緣為零，翻看“顯示菜單”中“告警顯示”會報“CTXX 接地”，在“支路顯示”中查到“KM 支路XX”的詳細信息如漏電流、絕緣值。支路編號“XX”與饋線屏上各直流負荷小開關“Q1XX”或者“Q2XX”相對應即可判斷出哪個負荷發生了接地或者絕緣下降了。比如此前發生過的6號機發變組保護G屏直流電源接地時報警內容為“CT09支路接地”，對應110V直流A段饋線屏的Q109為發變組保護G屏直流電源即找到了接地點。如為控制類的直流分電屏回路接地，則按照上述方法確認某一屏接地后，可以對其負荷進行拉路即可找到最終的接地點。

3直流系統接地故障處理

查找到接地支路后，處理時則分在線處理和離線處理兩種方式，用萬用表測量接線端子的對地電壓或者用歐姆檔測量絕緣電阻等方式即可對故障點準確定位從而消除故障點，采用何種處理方式需要電氣二次專業人員到場并詳細查看接線圖及就地實際接線情況方可確定，一般在線處理需要甩線；離線處理須斷開直流電源小開關，確為此支路導致接地則斷開電源小開關后接地現象會立即消失，母線絕緣恢復正常。處理正常后再將直流電源小開關送好，無論何種方式都必須在處理前退出或者部分退出裝置的功能，此過程中不同的負荷風險不同、預控措施也不同，下面將機組110V直流系統負荷按照分類簡單介紹一下接地處理。

3.1信號類負荷接地故障

機組變送器屏主要有電壓、電流、有功、無功、頻率等信號，其中有功是最重要的信號，送給DEH控制回路作為調節信號，送給電度表作為電能計量用，該裝置直流電源接地或者變送器屏工作電源接地處理前需要退出機組一次調頻、解除AGC、將機組控制切至TF方式，必要時需熱控人員配合強制功率信號。對于電度表需要記錄處理前的電量底碼，處理期間保持負荷穩定，如此即可計算當日電量。對于其他用于監視的變送器則處理前做好備用監視手段即可。

3.2控制類負荷接地故障

第一，各分電屏電源支路發生接地時，如是備用電源則斷開兩側開關即可處理，如是工作電源則先判斷備用電源絕緣正常并確認該分電屏各負荷開關當前無操作，先斷開分電屏有接地故障的工作電源開關，而后立即合上備用電源開關即可進行處理，只是造成控制電源短暫失去即恢復、DCS可能發多個負荷控制電源故障報警，調試期間做過該項試驗、不會影響運行設備。

第二，分電屏負荷開關支路發生接地故障時，如二次人員已經通過萬用表測量明確了故障定位而且處理時間很短則采用在線處理即可，不需斷開其直流電源開關。如短時處理不完而且在線處理有導致設備誤動的風險，則對于旋轉輔機則選擇先退備或者倒換至備用輔機后，再將該輔機停運進行處理；對于電源開關則選擇進行備用電源切換或者串帶方式倒負荷，而后再將該開關斷開即可處理。

第三，對于給發電機GCB柜提供直流電源的Q117、Q215、Q217負荷直流發生接地時，必須詳細查明就地實際接線情況，選擇離線處理。其中Q215為隔離刀閘及接地刀閘提供控制電源，正常運行中上述設備無需操作，將其控制電源斷開不會有問題。Q117支路發生接地時而將其斷開，仍有Q217提供另一路跳閘電源，處理期間遇有發變組保護動作則發電機出口開關仍然能跳開，對于Q217支路接地時也一樣。如選擇在線處理則風險很大，一旦不慎造成正極兩點接地則會誤跳出口開關，同樣造成負極兩點接地則保護啟動時出口開關會拒跳。

3.3保護類負荷接地故障

第一，對于上述發變組保護裝置直流電源支路發生接地故障時，必須立即處理；由于上述保護裝置其保護對象都設置了雙套冗余配置的保護裝置，則處理前先申請退保護即將保護出口壓板退出，然后斷開直流電源開關進行離線處理，特別注意恢復時先送上裝置直流電源、確認裝置工作正常，而后測量此前退出壓板出口無電壓即無動作出口后方可投入保護壓板，防止保護誤動作。6號機組發生過的發變組保護G屏直流接地就按上述過程處理的。

第二，MFT保護繼電器柜布置兩套冗余裝置，Q105和Q205分別對其進行供電。正常運行時兩路電源都送電、兩套裝置同時投運，緊急停爐時在BTG盤上同時按下兩個MFT動作按鈕則兩套裝置同時動作，硬接線使各設備進行相應動作。如Q105和Q205兩路電源同時失去，則電源監視繼電器動作，使FSSS保護中“鍋爐保護電源失去”條件滿足，DCS啟動MFT保護。通過上述分析則Q105或Q205任一支路發生接地時，斷開直流電源開關進行離線處理不會導致MFT保護誤動或者拒動。而在線處理則有誤動風險。

3.4自動裝置類負荷接地故障

第一，運行中發電機同期裝置、故障錄波裝置、氣體在線監測裝置直流接地時可以離線處理，沒有什么風險，只是裝置功能短時失去而已。

第二，對于廠用A、B、C、D快切裝置任一裝置直流接地時，退出其出口功能壓板并將裝置置停用位置即可處理，暫時降低了廠用供電可靠性、須確保柴發可靠備用。處理正常后必須測量退出的功能壓板無出口后方可投入，防止裝置誤動。

第三，風險最大的就是勵磁系統控制電源Q106或Q206發生直流接地，上述兩路直流電源中Q106供滅磁開關合閘及跳閘1電源，Q206供滅磁開關跳閘2電源。上述兩路電源分別經電壓變換裝置變為24V控制電源供兩面裝置柜，此為24V控制電源還有兩路來自輔勵磁機交流電源變換而來。上述兩個直流電源任一支路接地處理時必須將接地直流支路停電，且之前要將勵磁聯跳壓板取下并將勵磁開關置為非自動，否則一旦造成LCP就地屏（勵磁系統就地控制屏）斷電重啟則直接跳機。通過前述分析Q106或Q206任一斷開則不影響發變組保護動作時滅磁開關跳閘，相反在線處理時則有滅磁開關誤跳使發電機失磁保護動作機組跳閘風險。

4結論

上述分析我們發現直流系統接地時危害很大，部分負荷直流接地時處理起來比較棘手而且有導致機組非停的風險。所以運行中對直流系統絕緣情況監視非常重要，發現直流母線絕緣下降則到就地絕緣監測裝置處查看“支路顯示”，看到底是哪一路引起的絕緣下降，如上述非常重要的直流電源支路發生絕緣下降則立即聯系電氣二次專業人員到場檢查并采取措施使絕緣恢復正常，如此則好于發生接地時的應急處理，所以盤操須經常到值長臺的FECS畫面及NCS畫面翻看一下機組及網控直流系統絕緣情況，就地巡檢至直流配電室時也許特別關注控母絕緣情況，發現絕緣下降必須引起重視，當絕緣低發展至接近接地報警時需聯系電氣二次人員到場檢查，總之防范勝于應急。

參考文獻

[1]現場運行人員繼電保護知識實用技術與問答（第2版）

[M]．北京：中國電力出版社，2002．

[2]臺山電廠．1000MW機組電氣及繼電保護自動裝置運行規程[S]．

作者簡介：石玉兵（1980-），男，內蒙古赤峰人，神華廣東國華粵電臺山發電有限公司集控主值，助理工程師，研究方向：1000MW火力發電機組運行。

（責任編輯：文森）