火力發電廠直流系統絕緣異常原因分析及處理策略

楊明洋

摘 要：文章研究火力發電廠直流系統在運行中發生絕緣異常的原因及處理策略，并根據不同狀況來分析直流系統發生絕緣異常的可能原因，以及不同工況下絕緣異常的處理方法和注意事項，以供同行參考。

關鍵詞：直流系統；絕緣異常；原因；處理策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.181

1 引言

火力發電廠直流系統分為通訊直流系統、控制直流系統和動力直流系統，三者相互獨立都是絕緣系統。一般直流系統都是由蓄電池組、高頻電源充電機、分電屏、絕緣監測裝置或監控器、饋線屏或分電屏組成。它們為整個火力發電廠的通訊、控制、測量、保護、監控、事故照明、保安等設備持續不斷地提供電能，所以發電廠直流系統的穩定運行，對整個機組和電網的安全穩定都至關重要。

2 直流系統絕緣異常情況分析

直流系統的正、負母線和各分支回路對地都是絕緣的，所在的母線或各分支回路發生單極絕緣異常時，絕緣異常所對應的正極或負極的電壓都會明顯偏低，另一極電壓幅值升高，系統對地絕緣電阻值也會有明顯的下降或異常。除去對地分布電容的影響，在一般情況下單極絕緣異常是不影響直流系統運行的，但是必須及時查找和處理。否則當回路發展為正負兩極都接地時，極有可能造成正負極之間接地短路，開關與自動化保護設備誤動、拒動等情況的出現，引起機組跳停或故障時保護越級，致使電網波動。

根據火力發電廠直流系統的分布范圍和使用特點，引起直流系統絕緣異常情況的原因可以分為以下幾種：

一是設備運行工況惡劣引起的。首先，在潮濕的環境中，很容易產生凝露，尤其是在雨天，空氣濕度較大。一些在室外的電纜溝、控制箱、接線盒等，由于設計不合理、密封不嚴、未采取防水措施等，一旦進入雨水或產生凝露，就會短接一些接線端子、接線柱、破損或絕緣不好的電纜等，進而造成直流接地、絕緣降低等異常情況發生；其次，當直流二次線與一些尖銳、轉動的部件在一起時，由于受到拉力、扭力等作用，這些二次線的絕緣層很容易受到損壞，從而引起絕緣異常；第三，由于部分設備長期工作在震動較大的環境中，致使接線松動脫落滑出，搭接在固定的金屬物件上，通過設備外殼而引起直流接地。

二是設備損壞引起的。其一，部分集成自動裝置的電源板卡和其他插件內的元件損壞都會引起直流接地。比如在插件電路設計中，為了減小諧波干擾，通常在正負極和地之間，都會并聯抗干擾電容，假如該電容被擊穿，就會引起直流接地絕緣異常。其二，一些控制柜內的電源模塊長期運行，隨著時間的推移，設備老化發熱、部件損壞、絕緣層燒穿的時候也會造成直流系統絕緣異常。其三，當控制箱、保護柜、接線盒等二次設備密封不嚴的時候，一些小動物可能就會鉆入設備內，咬傷電纜、筑巢、排泄糞便等，從而引起絕緣降低或接地。

三是人為因素引起的。其一，在現場工作過程中，部分人員不夠嚴謹細致，拆除接線時，不做任何防誤碰的措施，不進行任何絕緣隔離，一旦觸碰金屬物件，就會造成直流接地。其二，在工作結束恢復安全措施時或者安裝接線時，誤將直流二次線接入交流二次線的端子上，從而引起直流系統絕緣異常。其三，在檢修工作結束后，由于檢修不到位，對于部分端子螺絲未進行緊固，直流二次線因長時間受到重力、扭力、震動等影響，造成松動脫落而引起接地。

3 直流系統絕緣異常處理策略

火力發電廠的直流系統一般都配置有微機直流絕緣監測裝置。在發生直流系統絕緣故障時，可通過查詢監測裝置內的報警信息，以確定其具體的故障原因，并對故障的范圍有一個大致的判斷。在做出初步地判斷后，檢查人員可以按照以下幾步進行查找處理：首先，借助相關儀器儀表測量直流系統對地電壓、對地絕緣等具體情況，判別接地極性及絕緣異常情況。并依據微機直流絕緣監測裝置報出的具體范圍進行排查。其次，了解并詢問相關時間段，是否有人在二次直流回路上進行檢修工作或啟停相關設備的操作。如果存在上述情況，應及時告知相關工作人員停止工作或操作，并對相應設備進行重點排查。第三，根據現場設備運行工況、近期天氣情況、設備缺陷、設備檢修臺賬等，著重排查室外、工況惡劣、有問題、有缺陷和隱患的設備。第四，在保證重要設備安全運行的前提下，根據設備運行工況，遵循先室外后室內，先信號后操作，先動力后控制，依據設備的重要性由小至大的原則，可以采用拉路尋找、分段處理的方法進行排查。要想盡快找到接地點的確切位置和確切原因，就必須對火力發電廠直流系統的結構、各分支開關的作用和現場具體位置十分熟悉，所以在進行拉路前，必需熟悉現場直流系統圖紙和接線，務必保證人員和設備的安全可控、在控。第五，在經過上述排查之后，仍未查明原因，可根據相關直流系統的運行方式，使直流母線并列運行，分步退出蓄電池組，或者有序停運高頻電源整流器（蓄電池充電機），逐一排查，直至查明原因。

4 直流系統絕緣異常情況處理時相關注意事項

在發生直流系統絕緣異常時，工作人員在排查過程中，一定要注意以下幾點，否則極有可能造成故障范圍擴大、設備誤動、機組跳停、人身傷害等狀況發生。一是在發生直流系統絕緣異常后，應立即停止在直流二次回路上的所有檢修工作；二是在使用儀器儀表或其他設備進行檢查時，一定要做好監護工作和絕緣隔離措施，嚴禁直流正負極之間短路或另一極性接地的情況出現；三是拉路前，一定要和相關廠家、技術人員、設備管理人員確認設備的性能、運行工況等，并采取相應的防范措施，嚴防因直流失電而引起保護及自動裝置的誤動或重要設備跳停；四是處理人員一定要熟悉現場設備和圖紙，嚴禁誤拉、誤碰、誤操作等。

5 結語

對于火力發電廠來說，直流系統二次回路復雜、運行工況較差、施工工藝不可靠，出現多點接地或絕緣破損的情況較多。所以直流系統絕緣異常在火力發電廠是一種較為常見的故障。當直流系統發生絕緣異常時一定要及時處理，防止故障進一步擴大，在排查的過程中一定要安全有序逐步的進行。同時工作人員也要不斷提升個人專業知識和技能水平，完善檢修規程及相關的工作制度及標準，維護好直流設備，這樣才能保證火力發電廠直流系統安全可靠穩定地運行。

參考文獻：

[1]鞏宇.火力發電機組直流系統接地故障分析[J].科技創新與應用，2016（09）：145.

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