火力发电厂电力系统接地故障的判断与措施分析李尚军

李尚军

简介：本文基于火力发电厂电力系统建设运行的具体实践，探讨了电力系统接地故障发生的主要类型和诱发因素，并对接地故障对火电厂运行发展中的影响与阻碍作进一步的分析与讨论；以此为基础，结合火电厂对电力系统接地故障进行检修的现实经验，对识别定位接地故障并进行精准维修的方法和手段，以及提升接地故障检修水平具体对策做详细的讨论与阐述，旨在为提升火电厂运维发展和电力供应的品质提供借鉴和参考。

关键词：火力发电厂；电力系统接地故障；原因；判断；维修；优化举措

电力系统是火力发电厂动力系统的主体部分，更是电力生产最终由变压器升压送入电网的重要生产和传输过程，因此其建设和运行的质量直接影响着火电厂的产出效益以及电网供电的可靠性。而在火电厂电力系统的运行过程中，直流系统的接地故障形式多样，产生原因复杂，且故障波及范围较广，严重影响火电厂电力系统的质量、安全运行。那么基于电力系统接地故障的发生机理，采取高效化的检测、查找和判断方法与步骤，给予接地故障准确的定位和分析，最终采取精准的维修技术快速消除接地故障也就成为了火电厂品质运行所应关注的重点内容。

1接地故障的影响及其发生的主要原因和类型

1.1接地故障发生的原因及其主要类型

火力发电厂的直流系统接连的设备类型多样，线路回路极其复杂，如果在建设安装过程中存在某些不规范、不合理之处，再加上运行过程中环境的不可控性和多变性，以及长期运维产生的设备老化、脏污以及连接松动等故障原因，便极有可能产生直流系统的接地故障。

与交流电源不同的是，直流电源为带极性电源，也就是其电源具有正极和负极之分[1]。如果直流系统的正、负极电源对地间的绝缘电阻值降低并处于某一整定值以下，就会产生直流系统的接地故障。在火电厂的直流系统运行中，其发生的接地故障类型主要有：（1）直流正极或负极的单点接地，亦或是两点同时接地的无源电阻性接地故障；（2）多个电源正负极同时接地的多分支接地故障；（3）交流电源串入直流电源系统引起的有源接地故障三种类型。

1.2接地故障对火电厂运行发展中的影响与阻碍

直流系统发生正极接地有可能会造成保护装置误动作，因为电磁操动机构的跳闸线圈通常都接于负极电源，倘若这些回路再发生接地，就会产生绝缘不良从而引起保护的误动作。直流系统负极接地时，如果回路中再有一点发生接地，就可能使跳闸或合闸回路短路，造成保护或断路器拒动，或烧毁继电器，或使熔断器熔断。因此在出现一点接地故障时，虽然不会对系统运行构成阻碍，但需要立即查找故障点，避免发生两点接地进而造成保护的误动、拒动以及损害电源及设备等的严重事故。

而多分支接地和有源接地由于故障接线和涉及的设备更加复杂，不仅定位查找接地点困难，而且会引起烧毁电源和供电网络进而造成大面积停电的事故。因此在安装和改造过程中就应当采取必要的手段和措施规避两种接地故障发生诱因，一旦发现出现这两种接地故障，就需要在保证检修绝对安全的情况下，进行及时而高效的检查与处理。

2识别定位接地故障并进行精准维修的方法和手段

2.1判别与分析步骤与方法

2.1.1故障现象及信号的识别与分析

对于故障的判断与分析，首先是要确定其是正极接地还是负极接地亦或是两点同时接地。对故障现象与信号的排查中，需要了解接地事故发生时的天气情况，以为其原因与事故点的查找提供必要的信息辅助[2]。然后对接地发出的信号进行检查，看其是否同时伴随着控制回路断线、刀闸变位，压力变化等其他信号的发出，并对直流系统正负母线对地电压情况以及对地绝缘情况变化进行观察，从而全面掌握故障信号的发生维度，为故障的精准定位与原因分析奠定坚实的基础。

2.1.2核实接地支路和供电回路对运行设备影响程度及重要程度

在需要对接地故障进行断开检测的时候，首先应当对直流系统绝缘监测装置所报的支路信号进行分析，看接地支路对电力系统的影响程度，进而对其是哪种故障类型进行基本的判别。如果出现绝缘监测装置无法有效检测出接地支路数的情况，可使用高精度直流电流钳表等移动式绝缘检测装置对正负极的不平衡电流进行一路一路的检验，从而准确定位接地的支路和故障的类型。

2.1.3公共回路的故障点检测，确定故障点间隔

如果检测出的故障点存在与公共回路之上，可先对公共回路的电缆头、各个连接节点端子、空气开关、电缆芯转弯处等关键节点进行观察[3]。然后利用移动式绝缘检测装置对观察后可能产生故障点回路分支的绝缘情况进行检查（如果观察无法得到故障的相关信号，则需要注意检查各个支路），亦或使用高精度的直流电流钳表对各分支正负极电流的不平衡程度进行检测，从而最终确定故障点的间隔；

2.1.4依照间隔点，确定故障点和故障设备

在测得故障间隔类型之后，就可以对故障位置进行分析和判断了。如果检测为单间隔供电支路的接地故障，其发生接地故障的位置一般在保护回路、控制回路户和外部连接回路上，如检测为主变间隔供电支路的接地故障，其接地位置一般在控制回路、断路器机构内部回路或元件、刀闸控制（闭锁）回路等支路上，依照之前所发生故障信号及现象的观察与分析，对可能性大的节点进行重点检查，以此确定故障的发生点。

2.2判别的原则和主要方法

由于火电厂直流接地的类型多样且接线复杂，为了达到快速、精准而安全的接地点定位，对于接地故障进行排查应该遵循以下原则（1）先检查故障信号及照明系统，后检查支路及操作系统；（2）先检查室外接线及设备，后检查室内接线与电源；（3）先检查线路分支负荷，后检查电源总负荷。

基于这三项原则，在火电厂的直流系统接地故障判别和查找的过程中主要运用的是拉路寻找、分路处理的故障检修办法。即在对故障现象进行全面观察和对故障信号进行初步分析的基础之上，对各专用直流回路进行逐个切断，但每次切断时间不得超过3S（不论回路接地与否，均应在3S内合上），当发现某一专用直流回路出现接地故障时，将故障回路分为若干段，以逐步缩小故障的查找范围，期间利用专用的检测设备及时找出接地点，从而尽快排除接地故障。如若系统中某些设备不允许短时停电（失去电源后引起的保护误动作），那就应采取对直流系统进行解列运行的操作后，再逐个寻找接地的故障点。

3提升接地故障检修的水平具体对策

为了提升对火电厂电力直流系统的接地故障的查找与判别水平，可以适时优化直流电源的绝缘监测应用，实现传统电力操作的绝缘监测向数据中心智能化控制的绝缘监测的全面转换升级，不仅能够达到更加及时而精准的直流母线绝缘监测，而且还能提供实时的动态监控与数据分析，进而为接地故障排查的效率性和准确性提升提供多维的技术助力与支持。

4结语

火力发电厂的电力直流系统会由于前期的设计、安装以及后期运维中设备、人员及环境等多种因素的影响而造成不同类型的接地点故障，严重阻碍了火电厂电力供应效益及安全性的有效发挥。因此，需要相关部门和技术人员协同配合，基于故障发生的各种机理与现象，运用适用而科学的检测方法对故障发生点进行精准的定位、判断与维修，并利用信息技术和智能化技术，适时提升对于故障监测、预警与分析的水平，从而为火电厂电力系统的高质量运行奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]张庭源.火力发电厂电力系统接地故障的判断与措施分析[J].科学技术创新,2015(34):81-81.

[2]顾忠裕.火力发电厂直流系统接地的故障分析及处理[J].电子世界,2012(17):55-56.

[3]赵天宏.浅谈发电厂直流系统接地故障分析与处理[J].水电站机电技术,2012,35(4):81-83.