黄龙成 马挥毫
上海上电电力运营有限公司,上海 201507
摘要：发电厂和变电站直流系统是十分重要的电源系统,它是一个独立的电源,为电力系统的控制回路、信号回路、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠稳定的不间断电源,它还为断路器的分、合闸提供操作电源。直流系统的可靠与否，对发电厂和变电站的安全运行起着至关重要的作用，是保障发电厂和变电站安全运行的决定条件之一。尽管直流系统十分稳定可靠,但由于直流系统在二次系统中处于重要的地位,直流系统自身的可靠及安全直接影响到电气系统的安全,同时由于直流电源的特殊性,特别是控制回路和保护回路的应用,使直流系统的故障成为发电厂和变电站的事故隐患,其中之一就是我们常说的直流系统接地故障。以下是浅谈发电厂和变电站直流系统接地故障分析及处理。
关键词：直流系统 发电厂 变电站 接地故障
1、关于直流系统接地
1.1 直流接地的概念及产生的原因
直流电源为带极性的电源，即电源正极和电源负极。直流电源的“地”并不是实际接地，仅仅是个中性点的概念。如果直流电源系统正极或负极对地间的绝缘电阻值降低至某一整定值，这时我们称直流系统有正接地故障或负接地故障。
直流系统由各种保护、控制设备、电缆、端子及箱体等构成，所接设备多、回路复杂，在长期运行过程中会由于环境的改变、气候的变化、电缆以及接头的老化，设备本身的问题等等，在绝缘老化破损、机械振动、灰尘沉淀、金属生锈、潮湿、漏水等各种因素的作用下，不可避免的发生直流系统接地。从我们所遇到的直流接地情况看，以端子箱、压力表进水，电缆表皮破损，裸露金属积有灰尘，在空气潮湿时引起直流接地最为常见;备用电缆芯端面没有包扎好而导致接地的现象也时有发生，另外，电缆在金属处拐弯或穿过金属物，由于振动、碰撞下产生绝缘磨损，也会发生直流接地。因此接地原因分析有四个方面：
(1)设备损坏造成;
(2)气候原因如下雨等，导致室外直流系统绝缘下降，从而导致接地;
(3)因工作人员疏忽造成的接地;
(4)小动物爬入或小金属零件掉落在元件上造成直流接地故障。
2、接地分类:
由于直流系统网络连接比较复杂, 其接地情况归纳起来有以下种种: 按接地极性分为正接地和负接地; 按接地种类可分为直接接地, 亦称金属接地或全接地和间接接地, 亦称非金属接地或半接地; 按接地的情况可分为单点接地、多点接地、环路接地和绝缘降低或称片接地。
3、直流系统接地故障的查找、排除
查找接地故障的原则：根据运行方式、操作情况、气候影响来判断可能接地的地点，以先信号照明部分后操作部分，先室外后室内，先负荷后电源为原则，采取拉路寻找、分路处理的方法。在切断各专用直流回路时，切断时间不得超过3秒钟，不论回路接地与否均应合上。如设备不允许短时停电(失去电源后会引起保护误动作)，则应将直流系统解列后，再寻找接地点。
排除直流接地故障。首先要找到接地的位置, 这就是我们常说的接地故障定位。直流接地大多数情况不是一个点, 可能是多个点, 或者是一个片, 真正通过一个金属点去接地的情况是比较少见的。更多的会由于空气潮湿, 尘土粘贴, 电缆破损, 或设备某部分的绝缘降低, 或外界其它不明因素所造成。大量的接地故障并不稳定, 随着环境变化而变化。因此在现场查找直流接地是一个较为复杂的问题。
3.1 拉回路法:
这是电力系统查直流接地故障一直沿用的一个简单办法。所谓“拉回路”, 就是停掉该回路的直流电源, 停电时间应小于三秒。一般先从信号回路, 照明回路, 再操作回路, 保护回路等等。该种方法, 由于二次系统越来越复杂, 大部分的厂站由于施工或扩建中遗留的种种问题, 使信号回路与控制回路和保护回路已没有一个严格的区分, 而且更多的还形成一些非正常的闭环回路, 必然增大了拉回路查找接地故障的难度。正由于回路接线存在不确定性, 往往令在拉回路的过程中, 常常发生人为的跳闸事故, 再加上微机保护的大量应用, 微机保护由于计算机的运行特性也不允许随意断电, 所以这种办法已基本不用了。但是在条件不允许，设备相对落后的情况下，在进行上述检查选择后仍未查出故障点，则应考虑同极性两点接地。当发现接地在某一回路后，有环路的应先解环，再进一步采用取保险及拆端子的办法，直至找到故障点并消除。
3.2 直流接地选线装置监测法：
这是一种在线监测直流系统对地绝缘情况的装置。该装置的优点是能在线监测, 随时报告直流系统接地故障, 并显示出接地回路编号。缺点是该装置只能监测直流回路接地的具体接地回路或支路, 但对具体的接地点无法定位。技术上它受监测点安装数量的限制, 很难将接地故障缩小到一个小的范围。而且该装置必须进行施工安装, 对旧系统的改造很不便。此类装置还普遍存在检测精度不高, 抗分布电容干扰差, 误报较多的问题。如果能有一种在监测点上不受限制, 检测精度较高, 选线准确的直流接地选线装置, 应是一种较好的选择。
4、查找直流接地故障的技巧
4.1 及时查找
因直流接地故障常常随环境、气候的变化而变化, 十分不稳定, 造成难以查找的事故隐患, 只要出现故障应立即查找。
4.2 定期巡检直流系统的对地绝缘
不一定故障出现时再去查找排除。利用精度较高的查找装置定期对各个直流回路进行检查, 记下绝缘较差的直流回路, 待气候渐湿时, 再重点监测。目前已有部分电厂和变电站采用此法, 并已开始建立这种定期的工作。
4.3 按序查找
先信号回路, 事故照明回路, 再操作回路, 控制回路, 保护回路。
4.4 对环路供电的直流系统应先断开环路开关
如果客观上已断不开的环路(此类情况现场情况很多) , 应对检测到的接地故障回路(环路接地, 表现出来一般都是两个以上回路) 按其接地精度仔细分类,找出接地更严重的回路, 继续查找。
4.5 选用高精度的查找装置, 对接地告警比较严重的, 大部分情况都并非一点接地, 应用精度较高的检测装置区分不同故障程度的回路, 从接地故障严重的回路的入手。
4.6 经验查找先重点检测绝缘情况较差的回路或者过去经常容易出现接地的线路。
5、查找接地故障时的注意事项
5.1 当直流系统一点接地时，禁止在二次回路上工作。
5.2 瞬停直流电源时, 应经调度同意, 时间不应超过3 秒钟, 动作应迅速, 防止失去保护电源及带有重合闸电源的时间过长。
5.3 为防止误判断, 观察接地现象是否消失时, 应从信号、光字牌和绝缘监察表计指示情况综合判断。
5.4 尽量避免在高峰负荷时进行。
5.5 防止人为造成短路或另一点接地, 导致误跳闸。
5.6 按符合实际的图纸进行, 防止拆错端子线头,防止恢复接线时遗留或接错; 所拆线头应做好记录和标记。
5.7 使用仪表检查时, 表计内阻应不低于2000 欧/伏。
5.8 查找故障, 必须二人及以上进行, 防止人身触电, 做好安全监护。
5.9 防止保护误动作, 必要时在断开操作电源前,解除可能误动的保护, 操作电源正常后再投入保护。
6.0 禁止用灯泡查找接地点，以防直流回路短路。
结束语
综上所述，直流系统作为电力二次系统的重要组成部分,涉及到继保、远动和通讯装置的安全稳定运行,受到了发电厂和变电站领导的高度重视。实际运行过程中,直流系统接地会引起保护的误动或拒动，严重威胁到电力系统的安全运行,因此一定要快速查找直流系统接地故障，及时消除事故隐患,从而保证电力系统的安全和可靠运行。
参考文献：
[1]《发电厂变电所电气部分》——重庆大学出版社
[2]《电力安全规程》——中国电力出版社
[3]《供用电技术》李光雄 广西水利电力职业技术学院