龙滩电厂典型直流接地故障的分析与处理

陈龙驹

(龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂,广西天峨547300)

龙滩电厂典型直流接地故障的分析与处理

陈龙驹

(龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂,广西天峨547300)

直流接地故障是电厂长期运行中出现的常见问题,投入运行越长,直流接地故障发生概率越大。为此，在总结电厂直流系统常见缺陷及处理方法的基础上,对龙滩水电厂一起接地故障案例进行了分析,详细阐述了接地故障的查找与处理方法。

直流系统；接地故障；接地位置查找；龙滩水力发电厂

0 引 言

直流系统在长期运行中,受设备、电缆老化,电厂建造时施工单位与检修改造工作时维护单位不规范作业等因素影响,直流一点接地或绝缘降低是比较容易发生的故障。直流系统发生接地故障后,可能会造成断路器误动或拒动,扩大事故,危及整个电厂甚至电网的稳定运行。大型电厂中直流系统电缆分布广,元器件多,对地分布电容很大,当发生接地或绝缘降低时仅靠绝缘监测装置很难准确定位故障点。本文通过分析一起龙滩电厂直流接地故障案例,提出了直流接地故障查找与常用处理方法,以期为其他工程提供参考。

1 龙滩电厂直流系统与绝缘监测装置概况

龙滩电厂共设置有6套完全独立的直流系统,按地下部分和地面部分分别设置：地下厂房设置3套机组交直流控制电源系统,供机组、变压器等设备的继电保护和自动装置以及设备操作等用电,另外设置1套厂内公用直流电源系统供地下厂房事故照明和公用系统、厂用电的继电保护和自动装置以及设备操作等用电；地面开关站和地面中控楼共设置1套交直流控制电源系统,供计算机监控系统主控级设备、500 kV系统的继电保护和自动装置以及设备操作、中控楼和开关站的事故照明用电；坝顶设置1套直流控制电源系统,供坝顶闸门和坝顶闸门集中监控系统的控制。每套直流系统接线均为双段母线、双充电机带两组蓄电池结构,如图1所示,正常运行时分段运行,互为备用,除了图1中所示的主馈电回路外,每套机组交直流控制电源系统还为每台机组现地设置1个分馈电屏。为便于监视直流系统绝缘情况,每段直流母线上均带有一台微机型绝缘监测装置。每个分馈电屏上再设置一台便于绝缘监视和故障选线,全厂共有21台微机型绝缘监测装置。

图1 直流系统示意

直流系统正常运行时,绝缘监测装置在线监测正、负极母线电压与正、负极对地绝缘电阻。上述条件其中一个条件不满足定值要求时,装置就会进行支路接地检测,向母线注入低频交流信号(经过隔直电容),如图2所示,在各支路的正负出线上安装毫安级交流互感器套,直流分量在交流互感器的二次侧没有反应,但能精确的检测到各支路低频交流的幅值和相位,通过微机计算出各支路低频交流的有功分量,进而计算出各支路的绝缘电阻,选出接地支路。

图2 绝缘监测装置原理

2 直流系统常见缺陷及处理

2.1 直流母线电压异常

(1)产生原因：母线电压采样回路接线松动；电压变送器损坏无输出或输出不准确。

(2)处理方法：检查接线,紧固端子；更换校验合格的电压变送器。

2.2 绝缘监测装置报接地但无法正确选线

(1)产生原因：接地电阻未达到报警定值(25 kΩ)；绝缘监测装置人工接地点接触不良；现场绝缘破坏处不稳定,时好时坏；绝缘监测装置内部定值整定错误,主机从机设置错误；绝缘监测装置电源插件老化,无法注入相应功率的注入电流；接地选线用的馈线小CT损坏。

(2)处理方法：加强运行监视,通过直流接地查找仪找到绝缘下降回路；重新对绝缘监测装置人工接地点进行检查；加强运行监视,通过断开现场有工作或新改造回路的方法查找接地点；检查绝缘监测装置定值,并保证同一直流母线段下只有一套绝缘监测装置工作在主机模式下；更换绝缘监测装置电源插件；更换直流馈线之路上的选线小CT。

3 案例分析

(1)缺陷处理前分析。2015年9月4日10∶13∶21监控报警：“公用LCU公用直流Ⅱ段母线接地”,10∶13∶22 公用LCU公用直流Ⅱ段充电装置告警,10∶13∶31 公用LCU系统绝缘下降,上位机检查母线电压231.6 V,充电机故障红灯亮。现场检查绝缘监测装置接地Ⅰ、低频红灯亮,202支路(厂用电10 kV Ⅲ-Ⅱ段母联刀闸柜,相当于厂用电10 kV Ⅱ段控制回路母线)负极接地电阻0.6 kΩ。

(2)产生原因分析。公用直流Ⅱ段某个支路发生绝缘下降现象；厂用电10 kV Ⅱ段任意开关柜内二次线绝缘破损；厂用电10 kV Ⅱ段任意开关柜内继电器或其他设备破损；从公用直流馈电柜Ⅱ处至厂用电10 kV Ⅲ-Ⅱ段母联刀闸柜之间的电缆被损伤导致绝缘降低。

(3)处理方法。查找绝缘下降支路,进一步找到故障点；查找导致绝缘下降的接线或端子,遥测柜内二次回路绝缘合格；查找到故障设备,更换柜内继电器或其他设备；查找故障电缆,更换新的芯线或者直接更换整根电缆。

4 缺陷处理及分析过程

4.1 公用Ⅱ段绝缘监测装置故障信息检查

公用Ⅱ段绝缘监测装置故障信息、监控系统信息,了解故障选线情况,分析判断绝缘监测装置选线是否准确无误,现场检查绝缘监测装置接地故障记忆信息,检查报202支路负极接地,接地电阻0.6 kΩ,基本判断为金属性接地。

4.2 接地位置确认

由于厂用10 kV Ⅱ段上有重要负荷,只能先联系运行人员拉合断路器位置在分位的非重要负荷10 kV 开关直流控制回路进行排查,当拉合至3号机组备用技术供水泵电动机电源开关9208DL直流控制回路时,绝缘监测装置报警复归,母线负极电阻恢复正常,由该测试结果判断9208DL直流控制回路负极有接地现象,从公用直流Ⅱ段至检修用电1号柜10 kV Ⅲ-Ⅱ段母联刀闸柜的电缆无异常。待运行人员做好安全措施后,用绝缘摇表加压1 000 V分别对柜顶直流空开下端正负极对地电缆测量绝缘电阻,正极对地227 MΩ,负极对地236 MΩ,故障点消失。通过图纸与现场实际分析,运行人员所做安全措施时将故障点排除,运行人员所做安全措施包括：退出9208DL开关保护跳闸压板；将9208DL开关小车摇至检修位；断开9208DL开关柜柜顶直流空开；将就地/远方合闸切换把手切至切除位。基于此,在断开9208DL开关柜柜顶直流空开、断路器在试验位的情况下,模拟开关运行状态,将保护压板投入,就地/远方合闸切换把手切至远方位,在确认节点未通电的情况下,用绝缘摇表加压1 000 V分别对该开关柜柜顶直流空开下端正负极对地电缆测量绝缘电阻,正极对地219 MΩ,负极对地0.2 Ω,接地故障重新出现,通过进一步确认,接地点在就地/远方合闸切换把手处。

4.3 查找9208DL开关柜内直流接地原因

通过上述步骤检查发现该开关至厂用电LCU的远方分合闸回路电缆SPH-119的1号芯及备用芯绝缘为零,进一步检查发现该电缆在9208柜入口处的电缆头有破损,线芯直接与电缆屏蔽层相连通,结合现场情况分析认为,施工单位在进行该电缆敷设时,将电缆屏蔽层采用用焊接的方式连接到接地端,焊接时将电缆芯的绝缘层造成部分损坏,运行时间较长后逐渐老化,线芯与电缆屏蔽层之间有金属接触导致接地。

4.4 故障点处理

将电缆SPH-119做好绝缘处理,用1 000 V摇表测量绝缘,四芯电缆对地绝缘均为200 MΩ以上。

4.5 设备试运行

联系运行人员合上9208DL开关柜柜顶直流空开进行送电,送电后直流电压正常,绝缘监测装置采样正确,正负极对地电压平衡。测量公用直流系统正极对地电压115 V,负极对地电压116 V,正负极对地电压平衡,整个公用直流系统无绝缘下降现象,9208DL开关远方分合闸试验正常,可以正常投运。

5 结 语

在大型电厂中由于微机型绝缘监测装置、静态型保护装置、滤波回路、长电缆等对地等效电容较大的设备大量使用,在直流一点接地时,无论是正极接地还是负极接地都有可能造成开关误跳闸。以往的直流一点接地时正负极间电压不变,不影响设备继续运行,只强调要及时排除故障,不能再发生两点接地,正极接地容易误动,负极接地容易拒动等观点对目前分布电容较大的大型电厂已经不再完全适用。在新形势下,大型电厂的技术人员应重视直流一点接地故障的排查,严防由直流接地造成断路器误动或拒动。

[1]DL/T5044—2004电力工程直流系统设计技术规定[S]．

[2]JBT9568—2000电力系统继电器、保护及自动装置通用技术条件[S]．

[3]国家电力调度通信中心. 电力系统继电保护典型故障分析[M]. 北京: 中国电力出版社, 2001．

[4]王显平. 发电厂、 变电站二次系统及继电保护测试技术[M]. 北京: 中国电力出版社, 2006．

[5]徐鹏. 从一起直流接地故障探析大型厂站直流系统运行[J]. 水电站机电技术, 2015(1): 18- 20．

[6]吕晓倩, 张可莉. 直流系统绝缘监测综合判据[J]. 电力系统自动化, 2000(4): 39- 44．

(责任编辑 焦雪梅)

《风电场工程社会稳定风险分析技术规范》送审稿通过审查

2017年2月27日～28日，《风电场工程社会稳定风险分析技术规范》送审稿通过水电水利规划设计总院审查。

会议听取了编制组关于《规范》编制情况和主要内容的汇报，与会专家对《规范》逐章逐条进行认真审查。审查认为，编制组提交审查的有关技术文件齐全；编制依据充分，结构清晰，用词简明，规定明确，与国内相关标准相协调，具有可操作性；《规范》格式规范，符合《工程建设标准编写规定》要求。经与会专家投票表决，一致同意《规范》送审稿通过审查。会议要求编制组根据本次审查会议意见，对《规范》送审稿进一步修改完善，适时召开定稿会，形成报批稿，尽早报国家能源局批准发布实施。

《规范》在调研和总结我国风电场建设经验的基础上，借鉴有关标准，经多个陆上和海上风电场工程的验证，反复修改和完善形成。《规范》涵盖风电场工程社会稳定风险分析基本程序，包含风险调查、风险识别、风险估计、风险防范和化解措施、风险等级、报告编制等主要内容，符合风电场工程社会稳定风险分析实际情况，对保证我国风电场工程社会稳定风险分析工作质量，促进风电场工程技术进步，推动行业健康发展具有重要意义。

《风电场工程社会稳定风险分析技术规范》由水电水利规划设计总院、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司共同编制。根据《国家能源局关于下达2014年第一批能源领域行业标准制(修)订计划的通知》(国能科技〔2014〕298号)的要求，2014年10月编制组完成《规范》工作大纲并通过水电总院评审。编制组经广泛收集国家、行业和有关省级的社会稳定风险分析技术规定，并多次讨论，于2016年1月形成《规范》征求意见稿，向行业广泛征求修改意见和建议。根据反馈意见，编制组反复修改完善，于2016年6月形成了《规范》送审稿。

(冷 辉)

Analysis and Treatment of Typical DC Grounding Faults in Longtan Hydropower Plant

CHEN Longju

(Longtan Hydropower Plant, Longtan Hydropower Development Co., Ltd., Tian’e 547300, Guangxi, China)

The DC grounding fault is a common problem during the long-term operation of power plant, and the longer of operating time, the greater of DC grounding fault probability. The common DC system defects and treatment methods of Longtan Hydropower Plant are summarized, and on this basis, a case of grounding fault of plant is analyzed and the grounding fault detection and treatment methods are described in detail．

DC system; grounding fault; grounding positioning; Longtan Hydropower Plant

2017- 02- 15

陈龙驹(1990—),男,广西百色人,助理工程师,从事继电保护及安全自动装置调试、检修维护及运行管理工作．

TM862(267)

B

0559- 9342(2017)04- 0035- 03