直流系統(tǒng)接地故障對機械設備的影響及防范對策

趙國全

摘要：電廠中都設有直流電源，在發(fā)電廠正常運行時，主要對斷路器的控制回路、信號回路、自動裝置等設備供電。在回路發(fā)生故障時，以保證它們能可靠動作。電廠直流系統(tǒng)的用電負荷極為重要，系統(tǒng)供給繼電保護、信號、監(jiān)控、事故照明、交流不間斷電源等，對供電的可靠性要求很高。直流系統(tǒng)的可靠性是供電系統(tǒng)安全運行的必要保障。因此，直流系統(tǒng)自身的安全穩(wěn)定性及可靠性直接影響到發(fā)電廠系統(tǒng)的安全運行。

關鍵詞：電廠；電流；電源

發(fā)電廠有直流輔助系統(tǒng)，直流系統(tǒng)作為不間斷電源，為整個系統(tǒng)的保護、監(jiān)控以及大合閘電流的電磁操動機構等提供電源。直流系統(tǒng)作為發(fā)電廠及變電站繼電保護及安全自動裝置、微機監(jiān)控系統(tǒng)、控制、信號、事故照明等系統(tǒng)的電源支撐，其供電的可靠性是保證發(fā)電廠及變電站安全運行的重要條件之一。當直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，輕則在設備發(fā)生異常時無法發(fā)出告警信息，重則可能造成繼電保護、安全自動裝置，微機監(jiān)控系統(tǒng)等控制和操作回路的誤動作或拒動，從而引發(fā)嚴重的電力系統(tǒng)事故。因此，當直流系統(tǒng)發(fā)生接地后，要及時迅速地處理，盡可能地減小事故影響范圍。

1.電廠直流系統(tǒng)接地故障影響

（1）直流系統(tǒng)接地是一種易發(fā)生且對電力系統(tǒng)危害性較大的故障。直流系統(tǒng)是個不停歇的長期供電系統(tǒng)，線路多，整體負荷大，同時還會受到外界環(huán)境的影響，這些因素都會引起電纜老化、接線端子老化、元件損壞以及設備本身等問題，導致絕緣水平下降。通常來將，運行的時間越久，接地的可能性就越大。電廠中的繼電保護、自動裝置、信號裝置、事故照明、直流油泵、交流不停電電源和電氣設備的遠方操作等，要求有可靠的直流電源。直流系統(tǒng)正極接地，就會有造成繼電保護誤動的可能，因為一般跳閘線圈（如出口中間繼電器線圈和跳閘線圈等）均接電源負極，回路再發(fā)生接地或絕緣不良就會形成兩點接地，引起保護誤動；直流系統(tǒng)負極接地，如果回路中再有一點接地，形成兩點接地可將跳閘回路或合閘回路短路，保護拒動，此時系統(tǒng)發(fā)生故障，保護的拒動必然導致系統(tǒng)事故擴大（即越級擴大事故），同時還可能燒壞繼電器的觸點和燒保險。

（2）正接地可能導致斷路器誤跳閘。發(fā)電廠的直流系統(tǒng)為控制、保護、信號和自動裝置提供電源，直流系統(tǒng)的安全連續(xù)運行對保證發(fā)供電有著極大的重要性。由于直流系統(tǒng)為浮空制的不接地系統(tǒng)，如果發(fā)生兩點接地，就可能引起上述裝置誤動、拒動，從而造成重大事故。運行實踐中發(fā)現(xiàn)，直流接地不僅會造成繼電保護誤動、拒動，甚至會造成采用直流控制的設備誤動、拒動，以至損壞設備，造成大面積停電、系統(tǒng)瓦解的嚴重后果。由于斷路器跳閘線圈均接負極電源，故當發(fā)生正接地時可能導致斷路的跳閘。根據(jù)實際經(jīng)驗，直流系統(tǒng)常見的故障為接地，當直流系統(tǒng)中發(fā)生兩點接地時，可能會引起直流熔斷器熔斷或造成繼電保護和斷路器誤動作，這對安全運行有極大的危害性。因此，及時的查找到直流接地點，正確的將接地點隔離，保障發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行。

（3）負極發(fā)生接地時，造成直流電源短路，熔斷器熔斷，斷路器將失去操作電源。大部分開關電源的輸出正和輸出負都是懸空的，只要不是直接短路，無論怎么接都不會短路的但有一部分電源的輸出地是與大地直接連在一起的，如果是那樣的就是會短路的。直流系統(tǒng)發(fā)生負極接地時，如果是機器上用的是NP結的電子元件，是無一點事的，因為這里本身就應當接地。如果機器上用的是PN結的電子元件，負極接地等于短路，因為在這里正極應當接地。如果電源功率太小的話，正負極短路，電源無電壓。如果，電源功率大的話，正負極短路，電源電路有可能燒毀。如果回路中再有一點接地時，就可能使跳閘或合閘回路短路，造成保護裝置和斷路器拒動，燒毀繼電器，或使熔斷器熔斷。

2.電廠直流系統(tǒng)接地故障防范對策

（1）直流系統(tǒng)的用電負荷極為重要。直流系統(tǒng)如果僅僅是一點接地，對二次回路不會造成事故，如果有兩點接地，就可能發(fā)生斷路器誤動或拒動。就動作的實際情況看，當直流系統(tǒng)監(jiān)測回路發(fā)出預告信號報警，顯示該系統(tǒng)接地，可以斷定，直流系統(tǒng)的接地故障已經(jīng)造成了斷路器可能發(fā)生誤跳或拒跳的事故隱患，應立即排除。供給繼電保護、控制、信號、計算機監(jiān)控、事故照明、交流不間斷電源等，對供電的可靠性要求很高。直流系統(tǒng)的可靠性是保障電廠安全運行的決定條件之一。

（2）試拉各設備的直流電源時，應密切監(jiān)視一次設備的運行情況及有關儀表指示的變化情況。直流系統(tǒng)接地防范對直流系統(tǒng)的安全運行極為重要，要不斷提高認識，總結經(jīng)驗，有效地查處接地、防范接地，以保證設備的健康運行，確保電網(wǎng)穩(wěn)定運行。由于發(fā)電廠的直流系統(tǒng)是一個龐大的、復雜的直流電源網(wǎng)絡系統(tǒng)，所接設備多，母線、小母線層層分布，回路縱橫交錯，客觀上增大了查找直流接地故障的難度。無論回路有無接地，斷開直流回路電源的時間一般不得超過3S，但集成電路和微機保護的直流電源拉開10S后才允許合好。即使回路有接地，也應先合上，再設法處理。

（3）直流母線電橋法。由于直流電源系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，因此在系統(tǒng)中裝設了用于監(jiān)察并查找絕緣故障（或接地）的裝置——絕緣監(jiān)察裝置，絕緣監(jiān)察裝置的運行可能導致正負直流母線對地電壓的變化。采用電橋法研制的檢測裝置比較簡單，相當于在正負直流母線上加兩個平衡電阻，形成平衡電橋；其僅對直流系統(tǒng)的接地故障給出報警，不能指示故障所在的直路和接地電阻值，功能過于單調(diào)。現(xiàn)場維護人員排除故障時，通常采用人工拉路法。依次短時拉開直流屏所供直流負荷各回路。當切除某一回路時故障消失， 說明故障在該回路內(nèi)。可操作性比較差，特別是對于重要負荷，短時拉閘都是不允許的。因此，采用該方法的檢測裝置只適用于很低端的配電房的直流柜系統(tǒng)。

3.結束語

總之，直流電源系統(tǒng)對變電站的安全運行起著至關重要的作用， 是變電站安全運行的前提。隨著我國電力系統(tǒng)的不斷完善，整個電力網(wǎng)絡的覆蓋面越來越大，直流系統(tǒng)接地技術也變得更加復雜，其運行的穩(wěn)定性一直都是技術人員密切關注的問題。因此，實踐中，我們要不斷分析發(fā)生障礙的原因，以便進一步提高變電站直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

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