电力系统直流接地故障危害及排查

电力系统直流接地故障危害及排查

刘联峰刘利张峰吴建平

（国网新疆电力有限公司巴州供电公司新疆库尔勒841000）

摘要：电力行业的快速发展，奠定了我国经济快速发展的坚实基础，使得我国经济更上一新的台阶。本文全面详细地阐述了直流系统接地故障，从产生、检测、排除、分析等环节对直流系统进行了研究，以更有效地对直流接地故障进行检查和排除，从而使得变电站运行更为安全可靠，提高电网运行的安全稳定性。

关键词：电力系统；直流接地故障；危害；排查

引言

电力行业在我国前期一直处于供不应求的局面，随着科学技术的进步，这一现象有所改善。变电站直流部分系统是整个系统的中心电源部分，整个用电机组、工厂电力需求、变电站电力需求以及电流的波动都无法使其运转情况出现变化，它能够为电力系统的操控、信号系统以及继电器、自动设备及应急用电等输出不间断的稳定电源，它也给断路器的闸动作输出动作用电。总所周知直流电源是二次系统的最关键的中心不法，直流系统稳定性和其安全性能是直接关系到电路系统的稳定运转的。

1直流系统接地的概念

所谓直流电源，就是一类有明确极性的电源，也就是我们经常提到的电源正负两极。而交流电源正好与之相反。不过在电力系统的交流电源存在确实的“地”，它对于是电力系统安全来说无疑是十分重要的。为保障系统的平稳运转，变电站所有设备机壳设计出一条导线用于和这个“地”相联结，并会尽可能的保持其接地电阻处于低位。而对于直流电源来说，“地”只不过作为一个中性点元素，它的地和交流的“地”是完全不一样的。若是直流电源的正/负极对地的绝缘阻减小到某个额定数值，或者减小到标定阀值，那么就可以判断此直流系统存在正/负接地故障。

2直流系统接地的分类

实际上直流系统的网路连接较为繁复，所以它的接地状况总结下了存在下面几类：依照接地极性能够以正/负极接地来划分；依照它接触地面的类型能够分成直接/间接接地两种。前者也称之为金属/全接地，后者则可称之为非金属/半接地；若是以接地的具体情况可划归成单点/多点/环路以及绝缘四种接地的方式，这里最后一种也可以叫做片接地。

3直流系统接地的产生与危害

3.1直流系统接地产生原因

直流系统长期稳定的不间断供电特点使得其具有更广的负荷面及支路，往往会受到高温、污染、气候及环境的改变而导致元件损坏、接线端子老化、电缆老化，进而使得绝缘水平下降。通常而言，其接地概率与投运时间成正比。主要有以下几种情况：（1）元件损坏、设备及电缆老化，使得绝缘水平下降。浓雾、大雨等恶劣天气也会导致直流系统接地，在天气转好时恢复正常；（2）直流系统回路线头受施工改造、设备检修等因素影响而出现脱落、松动进而与金属外壳相碰触，从而导致直流系统接地；（3）引起直流系统接地情况还有变电站二次装置烧毁的情况，发生这种情况通常会有焦糊味、开关拒合、拒跳等相应保护动作。

3.2直流系统接地的种类与危害

（1）接地种类。结合现实状况，直流系统接地可以进行如下几种分类：根据接地极性不同有正、负接地的区别；根据接地类型有直接和间接的区别；还有完全和非完全接地的区别，也就是是否为金属接地。还有绝缘和交流半接地、环路接地、多点接地、单点接地等多种情况。且根据不同的接地情况，各种接地的名字也不同。（2）正极接地危害。正接地会导致断路器跳闸，断路器跳闸线圈是与负极电源相连接的，一旦发生正接地，就会导致回路。（3）负极接地的危害。负极接地则会导致断路器拒跳。

4查找、排除直流接地故障的流程与方法

4.1排查流程

通过以上对直流接地危害的分析可以知道，不论正、负极哪个接地，都会通过大地形成接地回路，从而导致系统故障，所以需要及时进行排除，以有效避免因二点或多点接地而导致的故障及事故。尽管对于变电站来说，直流接地要相对复杂，但对于不同保护的故障排除方法却是一样。结合多年排查电网直流系统接地故障的做法及经验总结，大致可以将排查流程总结为以下两点：（1）以直流接地故障检测装置对故障的显示状况为依据对直流系统接地故障进行判断，确定没有误报之后，对故障回路及种类进行确定；（2）在故障排查中通常采用分段查找或拉路法进行，待故障点确定后进行故障排除。

4.2排查方法

拉路法通常用于对故障回路无法准确判断的情况。直流接地回路只要脱离直流系统单独运行，就会导致直流母线对地电压平衡状况的出现，因此在排除故障时，往往采用直流接地回路瞬间停电的方式来对直流接地的地点进行确定。目前运行的直流系统有着清晰的直流回路分类，系统投退由专用断路器进行控制，“拉路”检查可以通过控制保险或开关来实现。如果旧直流系统发生故障，直流回路严重交叉，控制开关不明确，则需要采用“打头法”，即将某直流回路的特定电缆接头打开来实现排查。从本质上来讲，“打头法”也是一种拉路法，是在拉路法基础上的一种延伸。运用拉路法进行故障排查和处理的流程大致为：先对照明和信号部分进行排查，再对操作部分进行排查，坚持做到先外后内。

4.3直流接地在线检测装置

针对直流接地故障，目前市场上以经充斥着多种类型的选线装置，其设计生产原理主要是基于磁饱和检测法、霍尔传感器检测法、信号注入法等，通过将一个穿心式的电流互感器安装于直流的各分支回路，直流接地选线装置对互感器感应到的各类信号进行分析，对直流接地的分支回路进行判断并确定，部分回路对应编号通过支路回路上安装的接地检测仪和传感器编号进行显示。该选线装置有利于对各分支回路接地状态进行实时在线检测。

4.4便携式检测装置

此外，查找直流接地故障还可以借助于便携式查找仪进行，该检测装置是拉路法的一种，有利于提高接地故障排除的安全性和时效性。与人为拉路法一致，对直流回路进行测量时无需对直流回路电源进行断电，只需借助于移动式采集互感器来回测量即可，一旦检测到接地回路，装置就会自动报警，充分显示了该仪器的科学性。

4.5预防直流接地的措施

①为了防止发生两点接地，直流系统应装设灵敏度足够高的绝缘监察装置，以便及时反映直流系统的接地情况，快速消除接地故障。②在发电厂中，交流和直流回路是2个相互独立的系统，直流回路是绝缘系统，而交流回路是接地系统，如果交流串入直流系统，势必会造成直流系统接地故障，引发严重的生产事故。为了防止交流串入直流系统，生产现场交直流回路严禁共用一根电缆，交直流电缆严禁同桥敷设，交直流端子必须间隔分布且有明显标识。③设备端子箱、机构箱内的交流端子、直流端子应使用不同颜色加以区分，防止在接线工作时交直流端子误碰，造成接地。

5直流电源系统检修与故障和事故处理的安全要求

（1）在蓄电池室检查时，应使室内空气流通。（2）在设备回路进行检修时，都要恪守《电业工作规程》的有关操作指导。（3）如果整流部分出现问题，要遵守制造厂的指示维修，以避免导致设备受损。

结语

直流供电系统在发电厂是独立、可靠的供电电源系统，在生产运行中起着极其重要的作用。而接地故障是直流系统中最常见、最危险的故障之一，因此，在发生直流接地故障后，如何快速、有效地消除接地，保证供电系统的可靠运行是防止事故扩大的关键。事实证明，通过科学的方法、合理的判断，我们可以达到快速消除接地故障的目的，再加上严格的管理和先进的技术，消除直流接地故障会变得越来越简单、越来越高效。

参考文献：

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[2]楼书氢，刘爱华，鄢学锋，李青锋.小电流接地系统单相接地故障选线方法分析[J].江西电力，2009（01）.

[3]林涛．数字电子技术．清华大学出版社，2006．