台山电厂1000MW火力发电机组直流系统接地危害分析及处理

摘要：文章根据火力发电机组直流系统工作原理，分析直流系统接地的危害及现象，介绍了直流系统接地故障的查找、处理的方法及注意事项。

关键词：直流系统；接地；微机绝缘监测装置

中图分类号：TM621

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）15-0119-03

1　直流系统接地故障的危害

110V直流系统为我们发电厂的控制、信号、继电保护、自动装置提供可靠的直流电源，220V直流系统提供动力、控制、事故照明等电源。尤其是110V直流系统，其接线方式复杂、各盘柜的运行环境各不相同，如存在安装工艺缺陷如接线松动、电缆绝缘损坏或者高温、潮湿的运行环境，再或者是小动物侵入等异常现象时，就可能导致直流正极或者负极接地。当发生单点接地时系统尚能工作，但不能认为是正常现象因为可能会发展为正极或者负极两点接地，此时就会形成装置拒动或者误动的后果了。一般情况下跳闸线圈如出口中间继电器线圈和跳闸线圈等均接电源负极，回路中正极形成两点接地就有可能短接控制节点使继电器线圈带电引起保护或者装置误启动，当形成两点接地则有可能将继电器线圈短路，造成保护或者装置拒动，此时系统发生故障，由于保护或者装置拒动必然导致系统事故扩大如越级跳闸等，同时还可能烧坏继电器等二次元件。下面通过一个例子来分析一下：

图1中F1为110V直流控制电源小开关、HJ为合闸线圈、TJ为跳闸线圈，为典型的继电器线圈接直流负极的接线方式。如A、B两点接地，则两点之间的合闸按钮、DCS合闸端子输出就被短接，直接导致合闸线圈HJ带电，该泵停运时则就造成误启动；如D、E两点接地则两点之间的分闸按钮、DCS分闸端子输出、跳闸保护出口都被短接，直接导致跳闸线圈带电则该泵运行时就会异常跳闸。如接近负极的B、C或者E、F两点发生接地，则HJ或者TJ线圈被短路，造成该泵拒合闸或者拒跳闸。在比如A、C或者D、F两点接地，则会导致直流控制电源小开关F1跳闸使该泵控制电源失去，那么该泵合闸或者过流跳闸功能就失去了。

上述分析我们发现，任何情况下两点接地，其结果都是很危险的。对于发变组保护回路乃至500kV GIS内的各保护回路中发生类似上述接地异常时，其结果都是相同的，一般来说正极两点接地可能造成保护误动，负极两点接地可能造成保护或断路器拒动。

2　直流系统接地故障现象及接地点查找

2.1　直流系统接地现象

接地极对地电压降至零、正常极对地电压为系统电压。有直流绝缘监测装置时会由接地报警，监控画面显示对地绝缘降低或者到零。

2.2　直流接地故障点查找

传统的故障点确认方法为拉路法，按照信号、控制、装置、保护等重要程度为序对负荷支路进行试拉，当拉到故障支路时接地信号消失表明该支路接地。现在普遍采用微机直流绝缘监察装置，我厂采用WZJ-11型微机直流绝缘监测装置，各电源馈线支路及负荷支路开关下口都装设直流CT，系统模拟平衡和非平衡电桥两个状态，依据平衡状态的正负母线对地电压和非平衡状态的正负母线对地电压按照解算二元一次方程组算出母线正负对地电阻；依据平衡与非平衡正负母线对地电压和两个状态下直流CT的漏电流按照解算二元一次方程组算出支路正负对地的电阻值，当绝缘电阻低于接地判断设定的电阻值时则发母线或者支路接地报警。我们厂机组及网控110V直流系统都采用上述绝缘监测装置，当接地电阻测量值大于150kΩ时则显示绝缘值999kΩ，当接地电阻小于150kΩ时则显示实测值，网控110V直流绝缘低于65kΩ则发直流接地报警，机组110V直流绝缘值低于10kΩ则发直流接地报警。网控110V直流系统各参数在NCS画面可以看到，机组110V直流系统各参数在FECS画面可以看到。机组110V直流系统接地时DCS画面会发“6号机组110V直流I（II）段母线故障”综合报警，此时须至就地直流配电室查看，如直流绝缘低报警则在WZJ-11监控屏内可以看到直流正控母或者负控母绝缘为零，翻看“显示菜单”中“告警显示”会报“CTXX 接地”，在“支路显示”中查到“KM 支路XX”的详细信息如漏电流、绝缘值。支路编号“XX”与馈线屏上各直流负荷小开关“Q1XX”或者“Q2XX”相对应即可判断出哪个负荷发生了接地或者绝缘下降了。比如此前发生过的6号机发变组保护G屏直流电源接地时报警内容为“CT09支路接地”，对应110V直流A段馈线屏的Q109为发变组保护G屏直流电源即找到了接地点。如为控制类的直流分电屏回路接地，则按照上述方法确认某一屏接地后，可以对其负荷进行拉路即可找到最终的接地点。

3　直流系统接地故障处理

查找到接地支路后，处理时则分在线处理和离线处理两种方式，用万用表测量接线端子的对地电压或者用欧姆档测量绝缘电阻等方式即可对故障点准确定位从而消除故障点，采用何种处理方式需要电气二次专业人员到场并详细查看接线图及就地实际接线情况方可确定，一般在线处理需要甩线；离线处理须断开直流电源小开关，确为此支路导致接地则断开电源小开关后接地现象会立即消失，母线绝缘恢复正常。处理正常后再将直流电源小开关送好，无论何种方式都必须在处理前退出或者部分退出装置的功能，此过程中不同的负荷风险不同、预控措施也不同，下面将机组110V直流系统负荷按照分类简单介绍一下接地处理。

3.1　信号类负荷接地故障

机组变送器屏主要有电压、电流、有功、无功、频率等信号，其中有功是最重要的信号，送给DEH控制回路作为调节信号，送给电度表作为电能计量用，该装置直流电源接地或者变送器屏工作电源接地处理前需要退出机组一次调频、解除AGC、将机组控制切至TF方式，必要时需热控人员配合强制功率信号。对于电度表需要记录处理前的电量底码，处理期间保持负荷稳定，如此即可计算当日电量。对于其他用于监视的变送器则处理前做好备用监视手段即可。

3.2　控制类负荷接地故障

第一，各分电屏电源支路发生接地时，如是备用电源则断开两侧开关即可处理，如是工作电源则先判断备用电源绝缘正常并确认该分电屏各负荷开关当前无操作，先断开分电屏有接地故障的工作电源开关，而后立即合上备用电源开关即可进行处理，只是造成控制电源短暂失去即恢复、DCS可能发多个负荷控制电源故障报警，调试期间做过该项试验、不会影响运行设备。

第二，分电屏负荷开关支路发生接地故障时，如二次人员已经通过万用表测量明确了故障定位而且处理时间很短则采用在线处理即可，不需断开其直流电源开关。如短时处理不完而且在线处理有导致设备误动的风险，则对于旋转辅机则选择先退备或者倒换至备用辅机后，再将该辅机停运进行处理；对于电源开关则选择进行备用电源切换或者串带方式倒负荷，而后再将该开关断开即可处理。

第三，对于给发电机GCB柜提供直流电源的Q117、Q215、Q217负荷直流发生接地时，必须详细查明就地实际接线情况，选择离线处理。其中Q215为隔离刀闸及接地刀闸提供控制电源，正常运行中上述设备无需操作，将其控制电源断开不会有问题。Q117支路发生接地时而将其断开，仍有Q217提供另一路跳闸电源，处理期间遇有发变组保护动作则发电机出口开关仍然能跳开，对于Q217支路接地时也一样。如选择在线处理则风险很大，一旦不慎造成正极两点接地则会误跳出口开关，同样造成负极两点接地则保护启动时出口开关会拒跳。

3.3　保护类负荷接地故障

第一，对于上述发变组保护装置直流电源支路发生接地故障时，必须立即处理；由于上述保护装置其保护对象都设置了双套冗余配置的保护装置，则处理前先申请退保护即将保护出口压板退出，然后断开直流电源开关进行离线处理，特别注意恢复时先送上装置直流电源、确认装置工作正常，而后测量此前退出压板出口无电压即无动作出口后方可投入保护压板，防止保护误动作。6号机组发生过的发变组保护G屏直流接地就按上述过程处理的。

第二，MFT保护继电器柜布置两套冗余装置，Q105和Q205分别对其进行供电。正常运行时两路电源都送电、两套装置同时投运，紧急停炉时在BTG盘上同时按下两个MFT动作按钮则两套装置同时动作，硬接线使各设备进行相应动作。如Q105和Q205两路电源同时失去，则电源监视继电器动作，使FSSS保护中“锅炉保护电源失去”条件满足，DCS启动MFT保护。通过上述分析则Q105或Q205任一支路发生接地时，断开直流电源开关进行离线处理不会导致MFT保护误动或者拒动。而在线处理则有误动风险。

3.4　自动装置类负荷接地故障

第一，运行中发电机同期装置、故障录波装置、气体在线监测装置直流接地时可以离线处理，没有什么风险，只是装置功能短时失去而已。

第二，对于厂用A、B、C、D快切装置任一装置直流接地时，退出其出口功能压板并将装置置停用位置即可处理，暂时降低了厂用供电可靠性、须确保柴发可靠备用。处理正常后必须测量退出的功能压板无出口后方可投入，防止装置误动。

第三，风险最大的就是励磁系统控制电源Q106或Q206发生直流接地，上述两路直流电源中Q106供灭磁开关合闸及跳闸1电源，Q206供灭磁开关跳闸2电源。上述两路电源分别经电压变换装置变为24V控制电源供两面装置柜，此为24V控制电源还有两路来自辅励磁机交流电源变换而来。上述两个直流电源任一支路接地处理时必须将接地直流支路停电，且之前要将励磁联跳压板取下并将励磁开关置为非自动，否则一旦造成LCP就地屏（励磁系统就地控制屏）断电重启则直接跳机。通过前述分析Q106或Q206任一断开则不影响发变组保护动作时灭磁开关跳闸，相反在线处理时则有灭磁开关误跳使发电机失磁保护动作机组跳闸风险。

4　结论

上述分析我们发现直流系统接地时危害很大，部分负荷直流接地时处理起来比较棘手而且有导致机组非停的风险。所以运行中对直流系统绝缘情况监视非常重要，发现直流母线绝缘下降则到就地绝缘监测装置处查看“支路显示”，看到底是哪一路引起的绝缘下降，如上述非常重要的直流电源支路发生绝缘下降则立即联系电气二次专业人员到场检查并采取措施使绝缘恢复正常，如此则好于发生接地时的应急处理，所以盘操须经常到值长台的FECS画面及NCS画面翻看一下机组及网控直流系统绝缘情况，就地巡检至直流配电室时也许特别关注控母绝缘情况，发现绝缘下降必须引起重视，当绝缘低发展至接近接地报警时需联系电气二次人员到场检查，总之防范胜于应急。

参考文献

[1]　现场运行人员继电保护知识实用技术与问答（第2版）

[M]．北京：中国电力出版社，2002．

[2]　台山电厂．1000MW机组电气及继电保护自动装置运行规程[S]．

作者简介：石玉兵（1980-），男，内蒙古赤峰人，神华广东国华粤电台山发电有限公司集控主值，助理工程师，研究方向：1000MW火力发电机组运行。