论文部分内容阅读
摘要：随着现代社会的不断进步，电能已成为不可或缺的基础性能源，人们的生活与生产都离不开它。同时，发电厂的数量也在日益增多。而直流系统对于发电厂来说，属于核心系统，其一旦发生故障，将会严重影响供电系统的正常运作。随着大量新型技术设备在电力系统中的应用，电厂直流系统维护问题逐渐引起人们的重视。因此，研究分析直流系统调试中常见故障及处理方法，对直流系统的可靠性与安全性起着至关重要的作用。
关键词：直流系统调试;故障;分析;处理方法
1直流系统的概述
直流系统是一种应用于水力、火力发电厂，各类变电设备和其他使用直流设备用户，并为信号设备、保护设备、自动装置、事故照明等提供直流电源的电源设备。它是一个独立的电源设备，不受到发电厂内部电源或者供电的影响，在外部交流电中断时，依旧能够保证其内部系统的运行，以稳定其发电厂的整体系统。相对于电力设备的其他系统而言，属于保障性系统，能够对其整体运作进行稳定。目前直流系统又被称为直流屏系统，是一种智能免维护设备的总称。目前，多数发电厂与变电站，都在运用直流电源，能够有效地保证其各个子系统的运行。
2直流系统调试重点分析
2.1确保直流系统仅有一套绝缘监察装置
直流绝缘监察装置分为信号和测量两部分，而且均按直流电桥的工作原理进行工作的。它能在任一极的绝缘电阻降低时，自动发出灯光和音响信号，并且可利用它判断出接地极和正、负极的绝缘电阻值。发电厂直流系统的供电网络比较复杂，分布范围较广，发生接地的机会较多。直流系统发生一点接地时仍可继续运行，但是应及时对接地故障进行分析处理，因为期间再发生另一点接地时，可能引起信号回路、控制回路、继电保护装置和自动装置的误动作或造成直流电源短路等故障。为了提前发现直流系统一点接地运行故障，必须装设直流绝缘监察装置。当多套直流监察装置并列运行时，会相互干扰，使直流监察装置接地误报。因此调试中需确保一个独立的直流系统仅有一套直流绝缘监察装置。
2.2预防及处理直流负荷回路接地故障的发生
预防直流接地故障应在直流负荷投运前，对回路进行绝缘电阻测试，当负荷绝缘电阻大于允许1MΩ后方能投运。处理直流故障应遵循先外后内，先新投运直流负荷后正常运行直流负荷的规律，能大大缩短处理时间。并且应在直流负荷投运24小时内对直流监察装置进行重点巡视，提前发现问题，保证直流系统的健康运行。
2.3防止直流回路短路故障的发生
在直流负荷送电前，应使用万用表对直流负荷正、负极之间电阻值进行测量，不应有短路情况。对用电负荷空气开关及断路器进行检查。保证开关选型正确，现场正负极接入正确，确保直流系统短路故障后，开关能正确动作。
3直流系统中常见故障分析
3.1直流系统接地
对于运行环境欠缺、运行时间较长的直流电源，其产生接地故障的可能性相对偏高。而且直流系统的接地点并不是单一的。故障发生时，可能存在多个点故障。这就使得在排除故障上存在较大难度而无法及时找出问题。另外，在接地设备的质量控制上，缺乏必要的实地考察。某些接地材料，在对应的环境下，使用寿命与质量较好，一旦脱离环境，将会使得其寿命严重缩短。因此在预防接地故障时，必须要从实地考察着手，以保证其使用质量。在直流系统接地故障的处理上，最理想的方式就是找到故障区域，并加以排除。但是在实践中，从众多的接地点中，寻找出对应的点难度较大，这就使得直流系统接地故障排除时间延长。在实践中，人们提出了“拉路法”，该种排除方式相对简单。其主要操作是：断掉整个回路的直流电源，但是必须要保证在3秒内。然后从信号回路、照明回路等多个回路进行观察，判断出故障点，但后果会造成其他事故。因此不加提倡。此外，还有另外一种方式，也就是将直流系统独立部分独立化，将其区域划分，不同部分其对于电流的要求与负荷不同，在检查难度上，相对降低。
3.2交流串入及耦合电容对直流系统的影响
在电厂、变电站现场处理直流回路外，还存在着大量而广泛的交流回路，例如照明及墙壁电源、低压电动机交流控制以及电流互感器二次回路等。由于它们的一端是连接大地的，这些回路与直流回路串电时，不仅导致直流系统接地，甚至引起保护及自动装置的误动作。例如某电厂7号机组PCA段进线等三个进线开关跳闸，跳闸前DCS系统检测到直流负母线发生过接地故障。经检查发现某端子箱内交、直流相邻端子有短接烧黑痕迹，确定因此发生了220V交流电串入直流负端。直流负端串入交流电压后，DIC对DI的电位某些时刻超过动作电压值，同时因为DI端存在的耦合电容导致DI端的电位不能发生突变（电容特性），导致DI的两端存在大于动作值的电位差，测控装置检测到DI动作，開关发生跳闸。
4直流系统故障解决对策
第一，对于运行环境复杂、环境恶劣的场所的直流电缆，在设计、建设施工期间的电缆选型应考虑足够的备用芯，检修维护人员可利用设备停修的机会，对直流回路进行绝缘测试并做好记录，并进行劣化分析。对于绝缘水平低，会出现接地芯线时可及时更换。当直流系统发生一点接地故障时，虽不至引起危害，但必须及时消除，以免发生两点接地给系统造成影响。第二，为了避免交流串入直流的影响，应在端子箱或屏柜端子处将交流端子做明显的标识，并与直流端子以明显距离隔开。同时直流回路继电器与交流继电器、接触器等设备保持相当的距离，以免交流回路的电压切换中产生电弧将交流电压引入直流回路。为避免直流长线路耦合电容的影响，可在控制回路，特别是跳合闸出口回路加装大功率的重动继电器。第三，对于设备数量多、回路复杂的发电厂直流系统，由于输煤、除灰水等辅助系统的工况和环境恶略，建议将这些辅助系统的直流电源与主系统的直流电源分开布置，以提高主系统运行的可靠性。第四，加强直流系统之间的独立性。无论是隐性直流系统串电还是显性直流系统串电，其最终都会使得电路发生故障，影响运行。在部分发电厂进行断路器系统调试时，会将其直流选线装置进行调整们将其设定为能够控制两回路的两路电源，一旦其中断开任意一个回路，间歇性的故障都能够及时的排除，但是断开后的回路其也会断电，从而使得回路中部分设置失效。因此，在当前的直流系统调试中，会设置二级管隔离间接构成回路，来对其进行隐性直流系统串电事故进行确认和排除，避免其长时间存在影响发电厂运行的可靠性。
5结语
总之，为了确保供电系统可以安全无误的运行，必须时刻保持电厂直流电系统的稳定性与可靠性。对于直流接地故障的排除，应运用合理的查找故障技巧，及时查明接地故障的产生原因，从而有效地排除接地故障点，确保电厂发电系统能够安全稳定地运行。
参考文献
[1]直流系统接地的危害分析与处理措施[J].卢经.通信电源技术.2019（12）
[2]直流系统接地故障处理方法探讨[J].王欣，李聪，李超.中国设备工程.2019（22）
[3]厂站直流电源系统接地故障排查分析与方法改进[J].吴志宇.电工技术.2020（05）
中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司 四川成都610021
关键词：直流系统调试;故障;分析;处理方法
1直流系统的概述
直流系统是一种应用于水力、火力发电厂，各类变电设备和其他使用直流设备用户，并为信号设备、保护设备、自动装置、事故照明等提供直流电源的电源设备。它是一个独立的电源设备，不受到发电厂内部电源或者供电的影响，在外部交流电中断时，依旧能够保证其内部系统的运行，以稳定其发电厂的整体系统。相对于电力设备的其他系统而言，属于保障性系统，能够对其整体运作进行稳定。目前直流系统又被称为直流屏系统，是一种智能免维护设备的总称。目前，多数发电厂与变电站，都在运用直流电源，能够有效地保证其各个子系统的运行。
2直流系统调试重点分析
2.1确保直流系统仅有一套绝缘监察装置
直流绝缘监察装置分为信号和测量两部分，而且均按直流电桥的工作原理进行工作的。它能在任一极的绝缘电阻降低时，自动发出灯光和音响信号，并且可利用它判断出接地极和正、负极的绝缘电阻值。发电厂直流系统的供电网络比较复杂，分布范围较广，发生接地的机会较多。直流系统发生一点接地时仍可继续运行，但是应及时对接地故障进行分析处理，因为期间再发生另一点接地时，可能引起信号回路、控制回路、继电保护装置和自动装置的误动作或造成直流电源短路等故障。为了提前发现直流系统一点接地运行故障，必须装设直流绝缘监察装置。当多套直流监察装置并列运行时，会相互干扰，使直流监察装置接地误报。因此调试中需确保一个独立的直流系统仅有一套直流绝缘监察装置。
2.2预防及处理直流负荷回路接地故障的发生
预防直流接地故障应在直流负荷投运前，对回路进行绝缘电阻测试，当负荷绝缘电阻大于允许1MΩ后方能投运。处理直流故障应遵循先外后内，先新投运直流负荷后正常运行直流负荷的规律，能大大缩短处理时间。并且应在直流负荷投运24小时内对直流监察装置进行重点巡视，提前发现问题，保证直流系统的健康运行。
2.3防止直流回路短路故障的发生
在直流负荷送电前，应使用万用表对直流负荷正、负极之间电阻值进行测量，不应有短路情况。对用电负荷空气开关及断路器进行检查。保证开关选型正确，现场正负极接入正确，确保直流系统短路故障后，开关能正确动作。
3直流系统中常见故障分析
3.1直流系统接地
对于运行环境欠缺、运行时间较长的直流电源，其产生接地故障的可能性相对偏高。而且直流系统的接地点并不是单一的。故障发生时，可能存在多个点故障。这就使得在排除故障上存在较大难度而无法及时找出问题。另外，在接地设备的质量控制上，缺乏必要的实地考察。某些接地材料，在对应的环境下，使用寿命与质量较好，一旦脱离环境，将会使得其寿命严重缩短。因此在预防接地故障时，必须要从实地考察着手，以保证其使用质量。在直流系统接地故障的处理上，最理想的方式就是找到故障区域，并加以排除。但是在实践中，从众多的接地点中，寻找出对应的点难度较大，这就使得直流系统接地故障排除时间延长。在实践中，人们提出了“拉路法”，该种排除方式相对简单。其主要操作是：断掉整个回路的直流电源，但是必须要保证在3秒内。然后从信号回路、照明回路等多个回路进行观察，判断出故障点，但后果会造成其他事故。因此不加提倡。此外，还有另外一种方式，也就是将直流系统独立部分独立化，将其区域划分，不同部分其对于电流的要求与负荷不同，在检查难度上，相对降低。
3.2交流串入及耦合电容对直流系统的影响
在电厂、变电站现场处理直流回路外，还存在着大量而广泛的交流回路，例如照明及墙壁电源、低压电动机交流控制以及电流互感器二次回路等。由于它们的一端是连接大地的，这些回路与直流回路串电时，不仅导致直流系统接地，甚至引起保护及自动装置的误动作。例如某电厂7号机组PCA段进线等三个进线开关跳闸，跳闸前DCS系统检测到直流负母线发生过接地故障。经检查发现某端子箱内交、直流相邻端子有短接烧黑痕迹，确定因此发生了220V交流电串入直流负端。直流负端串入交流电压后，DIC对DI的电位某些时刻超过动作电压值，同时因为DI端存在的耦合电容导致DI端的电位不能发生突变（电容特性），导致DI的两端存在大于动作值的电位差，测控装置检测到DI动作，開关发生跳闸。
4直流系统故障解决对策
第一，对于运行环境复杂、环境恶劣的场所的直流电缆，在设计、建设施工期间的电缆选型应考虑足够的备用芯，检修维护人员可利用设备停修的机会，对直流回路进行绝缘测试并做好记录，并进行劣化分析。对于绝缘水平低，会出现接地芯线时可及时更换。当直流系统发生一点接地故障时，虽不至引起危害，但必须及时消除，以免发生两点接地给系统造成影响。第二，为了避免交流串入直流的影响，应在端子箱或屏柜端子处将交流端子做明显的标识，并与直流端子以明显距离隔开。同时直流回路继电器与交流继电器、接触器等设备保持相当的距离，以免交流回路的电压切换中产生电弧将交流电压引入直流回路。为避免直流长线路耦合电容的影响，可在控制回路，特别是跳合闸出口回路加装大功率的重动继电器。第三，对于设备数量多、回路复杂的发电厂直流系统，由于输煤、除灰水等辅助系统的工况和环境恶略，建议将这些辅助系统的直流电源与主系统的直流电源分开布置，以提高主系统运行的可靠性。第四，加强直流系统之间的独立性。无论是隐性直流系统串电还是显性直流系统串电，其最终都会使得电路发生故障，影响运行。在部分发电厂进行断路器系统调试时，会将其直流选线装置进行调整们将其设定为能够控制两回路的两路电源，一旦其中断开任意一个回路，间歇性的故障都能够及时的排除，但是断开后的回路其也会断电，从而使得回路中部分设置失效。因此，在当前的直流系统调试中，会设置二级管隔离间接构成回路，来对其进行隐性直流系统串电事故进行确认和排除，避免其长时间存在影响发电厂运行的可靠性。
5结语
总之，为了确保供电系统可以安全无误的运行，必须时刻保持电厂直流电系统的稳定性与可靠性。对于直流接地故障的排除，应运用合理的查找故障技巧，及时查明接地故障的产生原因，从而有效地排除接地故障点，确保电厂发电系统能够安全稳定地运行。
参考文献
[1]直流系统接地的危害分析与处理措施[J].卢经.通信电源技术.2019（12）
[2]直流系统接地故障处理方法探讨[J].王欣，李聪，李超.中国设备工程.2019（22）
[3]厂站直流电源系统接地故障排查分析与方法改进[J].吴志宇.电工技术.2020（05）
中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司 四川成都610021