600MW机组直流接地查找与原因分析

姜海成/内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司

600MW机组直流接地查找与原因分析

姜海成/内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司

西北地区某大型火力发电厂，600MW机组110V直流系统用于发电机、主变压器、锅炉主辅机等重要设备的控制回路及继电保护装置电源。随着设备可靠性不断提高，使用直流控制回路的设备逐渐增多，直流系统接地故障变得更加复杂，所以直流接地的快速查找变得尤为重要。我们此次从接地技术的故障原因和查找方面入手，举出工程实例分析直流接地系统故障的解决方法，总结事故案例的经验教训，为以后直流接地的快速查找打下夯实基础。

直流系统；接地故障；保护误动；拒动；拉路

一、引言

600 MW机组110V直流系统主要由蓄电池组、充电机屏、主馈线屏和直流分屏等组成。110V直流系统所连接的设备繁多，环境复杂，尤其靠近高温高压管道和粉尘浓度较大的场所，在设备运行的过程中受外部环境的影响，加之雨雪天气和跑冒滴漏现象经常发生，造成直流系统极易发生接地故障。在国内多个电厂发生了由于直流接地导致的机组非停，直流接地多发生在就地控制箱、辅机设备的事故按钮和启停按钮等部位，目前所使用的直流设备均配置有微机绝缘监察装置，在一般情况下能报出支路，但在接地电阻未达到相应定值无法报出具体支路时，只能采取拉路查找。

二、直流系统常见接地故障类型及其原因

按故障极性分为正极接地和负极接地；按故障点数分为一点、两点和多点接地；按接地程度分为金属性接地和非金属性接地；按故障发生的持续性分为转换性故障和持续性故障。

直流系统发生接地故障的原因有很多，主要有人为因素和自然因素两方面。人为因素如检修人员在二次回路带电工作，使直流电源碰到接地部分或者误将交流电源串入直流系统等。例如某厂发生的“10.25事故”，检修人员在处理辅机设备某指示灯不亮的缺陷时，误将交流电源串入升压站直流系统，造成保护装置和断路器误动引发升压站全停事故。再者外部机械损伤电缆造成接地，若在现场发生金属性接地一般绝缘监察装置可准确报警，但电缆受机械损伤绝缘降低未达到报警值不会发出报警信号，待雨雪天气时湿度增大等可能引起接地。另外，在机组检修、改造过程中存在寄生回路也可能造成接地故障。

自然因素有设备质量问题、年久老化，直流系统绝缘降低等可能引发接地。例如某厂4号机发生小机交流润滑油泵事故按钮二次电缆绝缘老化接地，更换电缆后绝缘恢复正常；变压器保护的非电量回路，因变压器渗油或防护不严，造成绝缘损坏引发接地，例如我厂7号机组110V直流系统曾发生主变压力释放阀二次线接地，只能退出发变组C屏非电量保护后将压力释放二次线隔离处理。

三、直流接地的危害

当直流系统发生一点接地时，熔断器不会熔断，可继续运行，但必须及时处理，否则，当发生另一点接地后，可能造成继电保护、信号、自动装置误动或拒动，或造成直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。在复杂的保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接，不能动作于跳闸、越级跳闸，以至损坏设备，造成大面积停电，从而造成系统瓦解的严重后果。

四、直流接地的防范措施

（一）日常维护及定期工作做到位

在日常巡检中加强防水、防潮检查，发现问题及时整改。恶劣天气时应加大设备检查次数，并重点检查易发生接地的部位，发现受潮或进水应立即处理，例如瓦斯继电器的防雨罩等。把定期工作做到位，定期清扫蓄电池组、检查充电机。

（二）机组大、小修严把质量关

加强对施工队伍的管理，在施工时控制质量和工艺，敷设电缆遵守规定，施工接线提高标准等级，并在完工后对二次回路进行检查，必须进行绝缘试验，发现接地后及时更换损伤电缆，而且要检查是否存在寄生回路的问题。

（三）加强设备监督管理

新安装直流设备在进行采购时加强监督，质量不合格产品严禁使用。对运行时间长、元件老化严重的设备应及时更换。

五、直流接地故障的处理方法

（一）利用绝缘监察装置查找支路

发生接地后，微机绝缘监察装置会发出“绝缘异常”信号送至DCS，应首先检查绝缘监察装置显示信息，根据当时的系统运行方式、倒闸操作情况、气候影响判断接地点，如果绝缘监察装置报出具体支路可采取必要措施后隔离处理。绝缘监察装置是直流系统实时在线监视的重要设备，能够实时监视并数字显示出直流系统的正常工作电压、母线对地绝缘状况等信息，所以，合理应用绝缘监察装置是快速查找接地的明智之举。

对于目前的微机型绝缘监察装置在发生非金属性直流接地时，当接地电阻高于定值时一般不能准确报出接地的支路，在我厂6号机小修过程中，我们使用电阻箱进行了接地试验，已知110V直流系统接地电阻定值为7kΩ，首先在124Q支路的正极经5kΩ的电阻接地，绝缘监察装置报警124Q正极接地，报警信息显示“124Q正极对地5kΩ，负极对地999kΩ”，当接地电阻箱调整到50kΩ时，修改绝缘监察装置定值为55kΩ后可勉强报出支路，当电阻箱调整到55～300kΩ之间后修改监察装置定值也无法报出支路。所以对于非金属性大电阻接地故障查找的问题依然是直流设备厂家亟需攻克的难题。

（二）采取拉路查找的方法

当接地电阻较大，绝缘监察装置无法报出具体接地支路时，只能根据负荷的重要程度，依次短时拉开直流屏所供各回路负荷。拉路时设专人一直测量直流母线电压，当切除某一回路时电压恢复正常，则说明故障就在该支路中。此方法需要逐步拉掉各条支路，因此大大降低了直流供电的可靠性，如有重要负荷无法停电时，则必须接引临时电源保证重要设备的供电，且要考虑到备用临时直流电源的空开容量，按级差原则合理接引。

六、直流接地查找的注意事项

（一）拉路时应做好异常事件的应急处理，例如对于无交流保持回路的设备在拉开直流电源时要有防止突然跳闸的措施。直流接地的查找和处理必须由两人及以上同时进行，处理时不得造成直流短路和另一点接地，使故障进一步扩大。查找直流接地要使用合格的仪表，仪表的内阻不低于2000Ω/V，注意万用表的档位，防止发生直流短路。

（二）微机保护装置都有防止直流电源消失保护误动的措施，但对重要设备事先要采取措施防止保护误动，例如在断开开发变组保护、安全自动装置等重要设备的直流电源前，填写保护投退申请断开保护跳闸压板。

（三）查找接地故障，要采取先微机装置后人工拉路、先室外后室内、先信号照明回路再控制操作回路，即在处理故障时先检查由直流系统绝缘监察装置查询到的故障支路。如果绝缘监察装置没有报出支路或发现绝缘监察装置提供的判断有误，再进行人工拉路查找。故障点查找的范围一般先考虑室外，因为室外受环境影响比较大，室外排除了再找室内。在回路方面先检查对安全影响较小的信号回路，然后再检查控制回路；采用拉回路的方法时，要先拉次要的负荷回路，再拉重要回路。

七、结束语

众所周知，直流系统一点接地故障发生以后，不会构成通路无明显危害，但如果不及时查找出接地点可能会发展成两点接地故障引起继电保护装置的误动或拒动，造成事故范围扩大，后果十分严重。所以，快速、安全地查找到故障点是当下继电保护技术人员必须掌握的技能。我们必须不断学习案例和积累经验，提高自身专业技术水平，在发生直流接地时，以最短的时间、最安全的方式找到故障点并消除，提高机组安全运行稳定性和可靠性。

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