智能電網(wǎng)：交流串入直流回路故障原因的分析與處理

　　一、故障分析與處理

　　2009年7月20日，電廠開6號機，運行人員發(fā)現(xiàn)中央控制信號屏“直流系統(tǒng)故障”光字牌亮，直流監(jiān)控屏上“直接接地”燈亮，切換“+”對地電壓為220V、“-”對地電壓為0V，很顯然是負電源直接接地，運行人員通過臨時斷路法確定接地點在6KV五段開關的控制電源上，而6KV五段的控制小母

　　線主接線圖如圖1所示。

　　繼保人員對6KV五段控制電源進行了檢查。首先拉開刀閘K4，直流接地仍存在，初步判斷接地點未在6KV五段11，然后拉開刀閘K3，直接接地消失，因此判斷，在6KV21控制電源上肯定存在一接地點，于是進行如下操作：將6KV21控制小母線上的各路開關控制保險依次取下后檢查，結果直流接地仍然存在，由此看來接地點可能在保險的上端頭引線上或在控制小母線上。于是將控制小母線至熔斷器的引線的端子排連線依次解除后再檢查，結果直流接地仍未消失。根據(jù)排除法，該直流接地點有可能在KM小母線上，而6號機組在運行，6KV五段母線也正在運行，且該小母線完全封裝在開關屏的頂部，無法對KM小母線進行檢查，至此，直流接地查找工作只好暫停。 不久，運行人員反映，部分6KV開關一操作就燒控制保險，有些連跳閘線圈都燒壞，在一個運行班內(nèi)排粉機的控制保險就燒了三次，跳閘線圈燒了一次，其他磨煤機、給水泵等均有類似現(xiàn)象，當班的電氣運行人員整天忙于換保險。

　　分析認為，燒保險和跳閘線圈應是直流接地引起的，于是組織繼保人員對發(fā)生直流接地前后情況進行了統(tǒng)計分析，其情況歸納如下：

　　1、6KV五段內(nèi)的小車開關為標準式開關可相互替換，在6號機開機前，小車開關集中一處，進行了一次檢修和清掃，故開機時，推入各開關柜的小車開關大部分已變換位置;

　　2、在開機時，出現(xiàn)直流接地;

　　3、6號機運行中，凡進行操作的開關，其控制保險熔斷、跳閘線圈燒壞較頻繁;

　　4、中央控制屏各有關直流接地的光字牌均微亮;

　　5、直流監(jiān)察屏電壓指示不正常，指示值有400V-440V，跟隨時間變化而變化，而事故剛開始時誤認為監(jiān)察屏有故障;

　　經(jīng)過上述情況比較分析后，判斷有可能是交流電串入直流回路所致，為證實推斷，用萬用表的交流檔測量正、負直流的交流電壓均為220V，這說明直流監(jiān)察屏顯示的電壓是正確的。而且交流電源就在6KV21段內(nèi)，于是對6KV21段內(nèi)的所有斷路器的接點和回路進行檢查，發(fā)現(xiàn)只有送風機小車開關的接點與交流回路有關連，如圖2所示。

　　圖中甲、乙送風機均引兩對空接點SF至上圖所示的給粉機甲、乙控制回路中，甲送風機位于6KV五段21，乙送風機位于6KV五段22。如甲送風機引入的空接點SF在斷路器內(nèi)部有一線與斷路器的控制電源負電源相連，則交流串入直流回路的可能性就較大。于是首先拔下送風機甲小車開關的二次插頭，用萬用表交流檔測量直流母線電壓，發(fā)現(xiàn)仍有220V交流電壓存在，而此時再拉開圖1中刀閘K2時，則直流回路的交流電壓消失。這就是說在6KV五段22中也有一交流串入直流回路中，這正是為什么6KV五段21控制保險依次取下時，直流接地仍然存在的原因。按上述操作步驟，將送風機乙和送風機甲小車開關的二次插頭同時取下，再測量控制小母線的交流電壓，此時交流電壓為0，同時直流接地信號消失。

　　因此斷定甲、乙送風機引入給粉機操作回路的兩對空接點，均在斷路器內(nèi)端子排與負電源相連是成立的，于是將送風機的開關柜替換出來，打開小車開關柜后部的面板，果然發(fā)現(xiàn)這兩臺開關引至給粉機回路的空接點均有一根連線與負電源相連，最終檢查6KV五段內(nèi)所有小車開關，只有這兩臺小車開關的空接點與負電源相連。

　　二、交流串入直流回路故障分析

　　在發(fā)電廠，由于直流供電范圍大，饋線電纜長，因而電纜對地阻抗等效為電阻與電容的并聯(lián)回路;又因電纜運行年代久，當運行濕度較高時，直流母線對地電容將增大，其絕緣電阻也會降低。圖3畫出了交流串入直流回路的等效電路。

　　圖中C1、C2為直流母線對地的等效電容，通常情況下C1與C2基本相等;R1、R2為直流母線對地電阻，大小也基本相等;C為母線間的等效電容。

　　2.1為什么在直流母線負極串入交流后，其負極對地直流電壓為0V呢?

　　由于交流串入直流回路，而三相交流電為中性點接地系統(tǒng)。當單相交流電與直流母線負極相連后，通過C2大電容就相當于短路，其等效電路如圖4所示。故此時用萬用表直流檔測量負極母線電壓，當然是為0V。也就是說此時的直流母線負極對地等效電阻為0。

　　2.2為什么在直流母線負極串入交流后，其正、負極對地交流電壓均為220V呢?

　　根據(jù)線性電路疊加原理可知，其交流等效電路應采取如下方法簡化，直流電源220V相當于短路，這樣相當于直流正、負母線同時接入交流電源，因而直流母線對地的交流電壓應均為220V。

　　2.3為什么在直流母線負極串入交流后，中央信號屏的光字牌會微亮呢?

　　這是因為有大電容C1、C2的存在，220V交流電源通過直流母線、光字牌燈泡、大電容C1、C2和大地形成通路，這時在電容上分擔了大部分交流電壓，光字牌燈泡上的電壓分量較小，故中央信號屏光字牌會微亮的緣故。

　　通過上述分析可知：一旦交流串入直流回路后，相當于在直流母線直接接地的基礎上施加了一個交流電源，因此其危害性比直流電源直接接地還要大，會造成操作回路保險熔斷，跳、合閘線圈燒壞。同時使直流母線的紋波系數(shù)大大增加，遠超過反措小于百分之五的要求。還會對微機保護、自動化裝置造成不良影響和誤動，因此出現(xiàn)這類故障時，應盡快排出。

　　三、結語

　　3.1當有直流接地時，且出現(xiàn)部分光字牌微亮和經(jīng)常燒控制保險及燒跳、合線圈時，應首先考慮是否有交流串入直流回路的可能。簡單的方法是用萬用表交流檔測量直流母線對地交流電壓;

　　3.2采用斷路法和取下保險法判斷直流接地部位時，應考慮有兩點接地或多點接地的可能，防止查找工作誤入岐途。如果設備正在運行，在拉斷直流電源前，應及時與運行人員交待清楚，同時拉閘時間不能過長，以避免設備故障時，保護不能正確出口動作。

　　3.3對6KV高壓柜小車開關應編號對號入座運行，這樣能保障設備運行的安全;

　　3.4查找直流接地時，切記無目的地進行拉斷電路，應了解直流接地前后，系統(tǒng)工作的狀況以及其他有關信息。比如：該直流回路是否運行和工作，回路有否異常情況等。再根椐現(xiàn)場的信號作出準確的判斷。