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新时期发电厂直流系统接地故障及处理策略

发表时间：2020/7/20 来源：《电力设备》2020年第8期作者：王子壮

[导读] 摘要：文章基于对发电厂直流系统结构组成和作用的介绍，分析其运行中容易出现的接地故障类型和原因，并提出了此类故障的处理和预防措施，以供参考。

        （甘肃电投河西水电开发有限责任公司甘肃省张掖市 734000）
        摘要：文章基于对发电厂直流系统结构组成和作用的介绍，分析其运行中容易出现的接地故障类型和原因，并提出了此类故障的处理和预防措施，以供参考。
        关键词：发电厂；直流系统；接地故障；处理策略
        1引言
        在发电厂中，直流系统是信号电源、控制回路和保护回路电源、交流供电系统中断之后的保安电源以及事故照明电源类型，其能否正常运行直接关系发电厂的运行状态。此系统运行中容易出现接地故障而增加发电厂运行中的安全隐患。需要提高对直流系统此类故障的重视，做好此类故障的预防和处理，避免出现事故扩大现象。
        2发电厂直流系统概述
        直流系统是发电厂中二次系统部分的供电系统，此系统中的设备直接与主控室直流配电屏上的直流母线连接，从此母线上引出相应的短路保护电源、合闸电源以及照明电源等类型。此系统的供电方式主要是通过电子整流器和蓄电池并联来进行浮充供电，其中的蓄电池池中保持充电状态并作为备用电源使用，保证供电连续性。在此系统中，随着目前电气设备制造工艺水平的提升，使其受到较低的冲击负荷，同时在目前的开关控制回路中的分合闸线圈和储能电机的电流比较小，对直流母线电压的影响也比较小，这就使得目前新建电厂中的直流系统中之后直流控制母线。此外，在此系统中的监控单元主要起到充电模块和蓄电池组的指挥作用，可以结合设置参数来进行控制，并监视系统运行中的故障，将故障信息进行及时传递，提醒工作人员及时发现系统运行中的故障。在目前我国电厂二次系统中应用直流系统提供电源已经普及应用，而且此系统直接与主控室直流配电屏的直流母线连接，与此母线连接的还有短路保护电源、合闸电源以及照明电源，同时此系统中的正、负母线也会处于不接地对地悬空状态，通过上述电子整流器和蓄电池并联共同工作的浮充供电方式可以确保在交流供电系统出现故障时能确保供电连续性。
        3发电厂直流系统接地故障及其原因分析
        3.1接地故障类型
        直流系统运行中出现的接地故障主要有单点接地和两点接地两种。对于前者来说，其中由于继电器误发信号而引起的单点接地故障，在发生时不会产生短路电流，因此不会对负载正常运行造成干扰，但是一旦出现两点接地故障则会造成较大的危害。除了上述情况，单点接地故障还坑会导致一台或多台断路器出现挑战误动作问题，此问题造成的危害比两点接地还高。由此可以看出，此类型故障主要表现出具有较大的发生概率、较强的随机性等特点。对于后者来说，此故障可能会导致继电器误动或拒动以及熔断器熔断等故障的发生，容易对直流系统和设备造成较大的危害。
        3.2故障原因
        一是规划设计方面的原因。这主要表现在对电缆隧道进行设计建造时将其与蒸汽和水管道设计在一起而没有做好隔离设计，容易在蒸汽和水管道出现泄漏之后影响电缆隧道中线路和设备的安全运行。此外，如果出现交直流信号公用一根电缆的现象，也容易导致接地故障的发生。
        二是设备自身原因。直流系统中所用设备如果出现绝缘材料质量不达标、设备老化、系统内部出现烧伤、压伤或扭伤等损伤现象、开关柜小母线存在积灰问题、继电器机械部分出现故障、电缆沟中存在积水等问题，都可能会导致接地故障的发生。

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        三是外部原因。在直流系统长时间处于风吹日晒雨淋的室外环境中，受到外部剧烈环境温度变化因素的影响，表现出二次回路控制箱、开关箱、监测仪表和密封圈等位置容易出现老化现象，表现出绝缘性能的降低以及设备使用寿命的缩短。而在雨天或雾霾天气下则会导致箱内湿度过大，也容易由于凝露现象而造成接地问题。
        四是人为原因。人为原因造成接地故障通常时候与操作人员的疏忽大意的原因。比如在燃料系统运行中需要做好对其中设备的定期冲洗工作，如果在此过程中将水喷射到回路上就会导致接地故障。或者是由于没有做好施工中接头的绝缘保护工作而降低线路的绝缘性，或者是对控制电缆造成的损伤。此外，如果出现将直流电源和外界设备直接连接的方式也会导致瞬间接地故障的发生。
        4新时期发电厂直流系统接地故障处理策略
        4.1定位接地点
        一是拉回路法。此方法是通过给故障电路断电的方法来逐渐缩小故障范围并确定接地点的方法，通常是按照事故照明回路、信号回路、操作回路、保护回路的顺序开展断电操作处理的。二是实时监测法。此种方法就是利用在线监测设备对直流系统的对地绝缘状况进行实时跟踪和监测，可以及时发现故障现象并上报，但是通常难以对故障点进行准确确定。三是移动定位装置查找法，就是对一些不能断电的自动化设备进行测量，可以带点开展接地点。五是应用新型绝缘监测设备来查找的方法。此种方法就是应用新型绝缘监测设备，通过无接触激磁调制直流微电流智能传感器对接地电阻大小进行测量，并且通过正负母线来测量对地接地电阻大小，测量依据就是母线上的漏电流大小。通过此种设备的应用，由于不需要在母线上叠加信号，也不会对母线的供电功能造成影响，如果会对母线供电造成影响，可以通过在母线上形成假阳性和假阴性的分布电容进行消除。
        4.2故障处理和预防措施
        在此直流系统中应该将控制用的直流线路和其他线路进行有效隔离，确保所连接二次设备的良好绝缘水平。做好对直流系统中各个设备的定期清扫工作，防止大量聚集的浮尘等造成降低直流系统对地绝缘性能的问题。安排专业运行维护人员定点检查直流系统的绝缘情况，实现对容易出现接地短路问题的位置进行明确了解和掌握。针对在室外暴露的直流设备需要做好密封处理工作，减少其受到自然环境中影响因素的危害。及时维护照明设备，做好电缆隧道修建过程中电缆沟和排水系统的设置，做好直流系统运行中绝缘水平的监视和检查，及时处理和维修存在缺陷的直流支路和设备，尽量降低此类故障的发生概率。
        5结语
        在目前我国社会用电负荷不断增加以及推动发电厂规模不断扩大的形势下，在发电企业中起到维护系统安全和稳定运行作用的直流系统，主要是向二次设备提供稳定电源的作用，针对其运行中容易出现的接地故障，在分析其危害和原因之后，需要做好此类故障的处理尤其是预防工作，尽量避免此故障的发生或者是缩短故障时间、缩小故障影响范围和降低其危害程度，确保电网的稳定与安全运行。
        参考文献：
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        [2]卞勇亭. 浅谈直流系统接地故障的分析与处理[J]. 商情, 2018, 000(027):140,215.
        [3]张振民, 周瑶强, 曾令杰. 直流系统接地故障的分析和处理[J]. 数字化用户, 2018, 024(002):51.