張 帆

(中國華電香港有限公司，北京 100031)

在電力系統(tǒng)中，無論是發(fā)電廠還是變電站，直流系統(tǒng)的可靠性都是保障安全運(yùn)行的決定條件之一。直流系統(tǒng)主要由蓄電池組、浮充電裝置、監(jiān)測裝置及饋電支路組成，為控制回路、信號回路、繼電保護(hù)及自動裝置等提供可靠穩(wěn)定的不間斷電源。在正常情況下，直流系統(tǒng)正負(fù)極對地均為絕緣。當(dāng)發(fā)生1點接地時，一般情況下并不影響直流系統(tǒng)運(yùn)行；但當(dāng)出現(xiàn)2點及2點以上接地時，就會造成正負(fù)極短路，開關(guān)和保護(hù)回路誤動、拒動現(xiàn)象。所以當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地時，應(yīng)迅速、準(zhǔn)確地判斷接地點并及時排除。

1 關(guān)于直流系統(tǒng)

1.1 直流系統(tǒng)絕緣的相關(guān)規(guī)定

根據(jù)國家電網(wǎng)公司《直流電源系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》及其他相關(guān)規(guī)定：110 V蓄電池組的絕緣電阻不小于100 kΩ，48 V蓄電池組的絕緣電阻不小于50 kΩ；配電柜內(nèi)直流匯流排和電壓小母線，在斷開所有其他連接支路時，對地的絕緣電阻應(yīng)不小于10 kΩ；二次回路的每一支路和斷路器、隔離開關(guān)、操作機(jī)構(gòu)的電源回路，絕緣電阻不小于1 MΩ。

1.2 直流系統(tǒng)接地的定義

當(dāng)直流系統(tǒng)的正極或負(fù)極絕緣水平降到某一整定值或低于某一規(guī)定值時，統(tǒng)稱為直流系統(tǒng)接地。當(dāng)正極絕緣水平低于某一規(guī)定值時稱為正接地，當(dāng)負(fù)極絕緣水平低于某一規(guī)定值時稱為負(fù)接地。

1.3 直流系統(tǒng)接地的分類

從直流系統(tǒng)接地的構(gòu)成上分類：按接地極性分為正極接地和負(fù)極接地，按接地類型分為直接接地(有的稱為金屬性接地或完全接地)和間接接地(有的稱非金屬性接地、非完全接地或半接地)，此外還可按接地點情況分為單點接地、多點接地等。

1.4 直流系統(tǒng)接地的危害

正極接地可能造成保護(hù)或開關(guān)誤動作，負(fù)極接地可能造成保護(hù)或開關(guān)拒絕動作，而且一旦出現(xiàn)正負(fù)極同時接地就會發(fā)生故障，乃至事故。二次回路中，某些元件是按短時通電考慮的，若發(fā)生直流接地，這些元件會長期通電，則可能被燒毀。

1.5 直流系統(tǒng)接地的原因分析

直流系統(tǒng)分布范圍廣、支路多，會由于環(huán)境改變、氣候變化、污染、高溫等引起電纜老化、接線端子老化、二次回路及設(shè)備嚴(yán)重污穢和受潮；接線盒進(jìn)水，小動物爬入帶電回路，元件損壞，交流串入直流回路等問題會引起絕緣水平下降。一般來說，投運(yùn)時間越長，直流系統(tǒng)接地的概率越高。

2 直流系統(tǒng)接地的查找方法

直流系統(tǒng)接地真正通過一個金屬點接地的情況是比較少見的，更多的情況是由于空氣潮濕，塵土粘附，電纜破損，或就地控制箱柜直流系統(tǒng)或直流設(shè)備某部分的絕緣降低，或外界其他不明因素所造成的。大量的接地故障并不穩(wěn)定，會隨著環(huán)境變化而變化，因此查找直流系統(tǒng)接地是一個較為復(fù)雜的過程。常見的直流系統(tǒng)接地查找方法有如下3種。

2.1 直流系統(tǒng)接地選線裝置查找法

目前市場上出現(xiàn)了眾多廠家生產(chǎn)的直流接地選線裝置，一般是以“信號注入法”、“霍爾傳感器監(jiān)測法”、“磁飽和監(jiān)測法”3種原理為基礎(chǔ)設(shè)計生產(chǎn)的。通常是在直流的各分支回路上安裝一個穿心式的電流互感器，各互感器感應(yīng)到的信號經(jīng)過直流接地選線裝置分析判斷，確定直流接地的分支回路。其安裝在支路回路上的傳感器編號和接地檢測儀顯示部分回路對應(yīng)編號。其優(yōu)點是能在線監(jiān)測、實時監(jiān)測各分支回路的接地狀態(tài)。查巡接地回路時，如“全自動的逐路測試法”，如果儀器測量準(zhǔn)確性很高，則是一種不可缺少的自動化設(shè)備。但實際使用中其測量精度不高、誤報率較多、抗干擾能力差，各現(xiàn)場情況不一致等問題經(jīng)常出現(xiàn)。

2.2 便攜式儀器查找定位方法

使用便攜式直流接地故障查找儀作為拉回路法的輔助測試儀，對接地故障的排除在時間上和安全上都是好幫手。其特點如人為拉路法，不需斷開直流回路電源，用移動式的采集互感器在各分布回路上測量，如果發(fā)現(xiàn)接地回路就報警。這種設(shè)備在使用上是十分科學(xué)的，在原理上基本和在線裝置的信號注入法原理相似。由于其采集傳感器可以任意移動，利用該優(yōu)點還可以更具體地查找到各接地點。但由于目前產(chǎn)品和各直流系統(tǒng)的兼容性和抗干擾能力差等原因，誤報率十分高，因此并沒有被大量采用和全面推廣，僅在查找時作為參考使用。

2.3 瞬時停電法

瞬時停電法也稱拉路法。查找直流系統(tǒng)接地時按以下步驟進(jìn)行：①根據(jù)接地的極性，分析故障可能發(fā)生的原因、大概位置；②若站內(nèi)二次回路上有工作或有設(shè)備檢修試驗，應(yīng)立即停止工作和試驗，看信號是否消除；③縮小查找范圍，將直流系統(tǒng)分成幾個不相聯(lián)系的部分(注意：不能使保護(hù)失去電源，操作電源盡量用蓄電池帶)；④對于不太重要的直流負(fù)荷及不能轉(zhuǎn)移的分路，利用“瞬時停電”的方法(即逐一短時斷開各支路保險或空開進(jìn)行，一般用于能短時斷電的非重要回路，停電時間應(yīng)小于3 s)查該分路中所帶回路有無接地故障；⑤對于重要的直流負(fù)荷，用轉(zhuǎn)移負(fù)荷法(即將發(fā)生接地的系統(tǒng)各個回路逐個短時切換到另一電壓相同的正常直流回路中，觀察接地現(xiàn)象是否隨著轉(zhuǎn)移，以判斷該回路是否接地)查該分路內(nèi)各回路有無接地故障。該方法查找雖然復(fù)雜，但是能準(zhǔn)確查找到故障支路，縮小故障點查找范圍。

3 直流系統(tǒng)接地查找注意事項

(1) 當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地時，禁止在二次回路上工作。查找和處理必須由2人同時進(jìn)行，處理時不得造成直流系統(tǒng)短路和另一點接地。

(2) 不能采用任意拔一只熔斷器(特別是負(fù)荷熔斷器)的辦法尋找故障點，這樣易產(chǎn)生寄生回路，導(dǎo)致保護(hù)誤動作。

(3) 對于不能停電的直流設(shè)備，必須事先用備用直流電源供電，以保證在拉路時該回路直流電源不間斷。

(4) 如果直流母線上所有負(fù)荷切除后故障仍不消失，則說明接地故障發(fā)生在直流電源部分(直流屏、蓄電池組、浮充電機(jī)、連接電纜等)。為了避免在查找故障過程中給負(fù)荷造成較長時間的停電，引起更大事故發(fā)生，一般情況下應(yīng)先用一套具有足夠容量的備用直流電源(如備用充電裝置)給負(fù)荷供電，再將有故障的直流電源與外電路脫離來查找故障。

(5) 有時接地故障發(fā)生在主控信號回路中，在這種情況下，當(dāng)拉開該回路時，中央信號會失去電源，使直流絕緣監(jiān)測的聲光信號不能發(fā)出。這時，判斷接地與否不能再利用聲光信號，而要派專人監(jiān)視直流絕緣監(jiān)視繼電器，根據(jù)其觸點是否動作來判斷直流回路有無接地。

(6) 某一分支回路的電纜芯中，有屬于控制、信號、閃光等回路用芯。當(dāng)該電纜損壞接地時，接地故障可能同時出現(xiàn)在接于直流母線上的控制、信號、閃光等回路。因此，如順著某一回路查找到電纜接地故障，其他回路故障就應(yīng)懷疑是否也是由此引起的?？紤]到這種連帶關(guān)系，往往能獲得事半功倍的效果。

(7) 查找接地故障前，應(yīng)充分了解相關(guān)的情況。例如：運(yùn)行過程中有無異?，F(xiàn)象，回路有無處于工作狀態(tài)、當(dāng)時的天氣情況等。具體查找時，要采取先信號和照明部分、后操作部分，先室外部分、后室內(nèi)部分的原則。在切斷各直流回路時，切斷時間不得超過3 s，且不論回路接地與否均應(yīng)再合上。若直流回路失電，可能引起保護(hù)及自動裝置誤動，因此在切斷前應(yīng)采取必要的安全措施。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一專用直流回路有接地時，應(yīng)及時找出接地點，并盡快消除。

4 直流系統(tǒng)接地的防范措施

4.1 設(shè)備首次投運(yùn)

當(dāng)直流電源系統(tǒng)設(shè)備安裝調(diào)試完畢后，應(yīng)進(jìn)行投運(yùn)前的交接驗收試驗。在所有試驗項目都達(dá)到要求后才能投入試運(yùn)行。交接驗收試驗及要求如下。

4.1.1 絕緣監(jiān)測及信號報警試驗

(1) 直流電源裝置在空載運(yùn)行時，其額定電壓為220 V的系統(tǒng)，用25 kΩ電阻；額定電壓為110 V的系統(tǒng)，用7 kΩ電阻；額定電壓為48 V的系統(tǒng)，用1.7 kΩ電阻。分別使直流母線正極或負(fù)極接地，應(yīng)正確發(fā)出聲光報警。

(2) 直流母線電壓低于或高于整定值時，應(yīng)發(fā)出低壓或過壓信號及聲光報警。

(3) 裝有微機(jī)型絕緣監(jiān)測裝置的直流電源系統(tǒng)，應(yīng)能監(jiān)測和顯示其支路的絕緣狀態(tài)，各支路發(fā)生接地時，應(yīng)能正確顯示和報警。

4.1.2 耐壓及絕緣試驗

(1) 在做耐壓試驗之前，應(yīng)將電子儀表、自動裝置從直流母線上脫離開，用工頻2 kV對直流母線及各支路進(jìn)行耐壓1 min試驗，試驗中應(yīng)不閃絡(luò)、不擊穿。

(2) 對直流電源裝置的直流母線及各支路，用1 000 V搖表測量其絕緣電阻應(yīng)不小于10 MΩ。

4.2 運(yùn)行中的管理和檢查

(1) 直流電源系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)工作按設(shè)備管理權(quán)限劃分。在查找直流接地時，特別注意熱工用直流電源，嚴(yán)禁運(yùn)行人員隨意操作。

(2) 運(yùn)行主管單位每年應(yīng)對所轄運(yùn)行直流電源系統(tǒng)進(jìn)行檢查評價，查實直流系統(tǒng)電源設(shè)備缺陷，綜合分析直流電源系統(tǒng)存在問題，正確作出設(shè)備狀態(tài)評估，提出技術(shù)改造和檢修意見。

(3) 現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程中應(yīng)有直流電源系統(tǒng)接地運(yùn)行維護(hù)和事故處理等有關(guān)內(nèi)容。

(4) 對直流系統(tǒng)進(jìn)行的定期維護(hù)工作應(yīng)納入年度、月度工作計劃。

(5) 具備2組蓄電池的直流系統(tǒng)應(yīng)采用母線分段運(yùn)行方式，每段母線應(yīng)分別采用獨(dú)立的蓄電池組供電，并在2段直流母線之間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)或刀閘。正常運(yùn)行時，該聯(lián)絡(luò)開關(guān)或刀閘應(yīng)處于斷開位置，防止一組直流系統(tǒng)接地造成全部直流系統(tǒng)接地情況的發(fā)生。

(6) 設(shè)備運(yùn)行后，平時應(yīng)對直流系統(tǒng)進(jìn)行巡回檢查。運(yùn)行人員一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)缺陷，應(yīng)按維護(hù)管理職責(zé)和權(quán)限及時處理或上報。新安裝、檢修、改造后的直流系統(tǒng)投運(yùn)后，對出現(xiàn)的直流接地、熔斷器熔斷等異?，F(xiàn)象處理后，應(yīng)進(jìn)行特殊巡視。

(7) 重視直流系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)。特別要做好室外端子箱的去潮工作，定期檢查端子箱內(nèi)加熱器是否按規(guī)定投入運(yùn)行；搞好室外端子箱、機(jī)構(gòu)箱門的維修和密封工作，防止雨水或潮氣侵入控制箱中，侵蝕直流系統(tǒng)設(shè)備或端子排；加強(qiáng)室外端子箱、機(jī)構(gòu)箱的巡視檢查，特別是暴風(fēng)雨來臨前要對室外端子箱、機(jī)構(gòu)箱門認(rèn)真檢查。

(8) 加強(qiáng)蓄電池組的維護(hù)，定期對蓄電池進(jìn)行測量、清潔。

(9) 接地故障發(fā)生后，要及時認(rèn)真地進(jìn)行查找，盡快找出接地回路或接地點。找出接地回路后，要及時予以消除；運(yùn)行人員無法消除時，要督促檢修人員盡快消除。

4.3 設(shè)備檢修及預(yù)防性試驗

在電廠或變電站檢修時，直流系統(tǒng)常常需要做停電措施處理，但需注意蓄電池不能長時間不充電、長時間停電。對直流裝置要進(jìn)行防潮處理，防止異物進(jìn)入，檢修時需要清除部件上的灰塵。設(shè)備屏、柜及電纜檢修后，應(yīng)做好孔洞封堵和防止電纜穿管積水結(jié)冰的措施。

檢修后恢復(fù)送電前，直流電源裝置的直流母線及各支路絕緣應(yīng)不小于10 MΩ。蓄電池的絕緣電阻：電壓為220 V的應(yīng)不小于0.2 MΩ，電壓為110 V的應(yīng)不小于0.1 MΩ，電壓為48 V的應(yīng)不小于0.05 MΩ。

投運(yùn)后應(yīng)檢查絕緣監(jiān)察裝置動作是否正確，電壓為220 V的系統(tǒng)用25 kΩ電阻、電壓為110 V的系統(tǒng)用7 kΩ電阻、電壓為48 V的系統(tǒng)用1.7 kΩ電阻。分別使直流母線正、負(fù)極接地，裝置應(yīng)發(fā)出聲光報警；直流電源裝置的工作狀態(tài)應(yīng)能傳送到當(dāng)?shù)睾笈_或遠(yuǎn)方的監(jiān)控中心?！叭b”功能及報警信號應(yīng)顯示正確、遠(yuǎn)傳可靠。

結(jié)合電廠機(jī)組或變電站大修時間安排，做好直流系統(tǒng)設(shè)備的預(yù)防性試驗工作。其預(yù)防性試驗主要安排進(jìn)行絕緣監(jiān)測及信號報警試驗和耐壓及絕緣試驗。