直流接地故障分析及查找方法

直流接地故障分析及查找方法

高超群薛张英

高超群薛张英

（国网青海省电力公司检修公司青海省810000）

摘要：电力系统中直流系统是十分重要的电源系统，但也容易受到各方面的影响发生直流接地故障。当直流系统单点接地时，不会对信号回路、控制回路、自动装置、继电保护及事故照明等设备造成误动作或拒动作，但这样的隐患必须及时消除，否则可能发展成为两点接地，这样将会引起上述事故，产生严重的后果。由此可见，直流系统的可靠性及安全性直接影响着整个电力系统的安全，然而目前对直流接地的文献、参考资料等都很有限，当出现直流接地故障时，往往大多数时间凭借个人经验来处理，如何安全、快速、准确地找到接地故障位置，及时解决并消除故障恢复直流系统正常运行，是我们当前需要分析和掌握的技术。

关键词：电力系统；直流接地；故障分析；查找方法

1直流系统接地的危害

直流系统接地分为直流正极接地和负极接地。直流系统接地故障不仅对设备不利，而且对整个电力系统的安全构成威胁。

（1）直流正极接地，有使保护及自动装置误动的可能。当发生直流正极接地时，可能会引起保护及自动装置误动。因为一般断路器的跳、合闸线圈以及继电器线圈是与负极电源接通的。如果在这些回路上再发生另一点直流接地，就可能将回路中的相关触点短路造成这些继电器或线圈带电引起误动作，造成断路器的误合闸、误跳闸。

（2）直流负极接地，有使保护自动装置拒动的可能。因为断路器的跳、合闸线圈以及保护继电器会在这些回路再有一点接地时，线圈被接地点短接而不能动作，并且可能烧坏继电器接点，将回路中的保险熔断使保护及操作回路失去电源。（3）两点接地引起熔丝熔断。当接地点发生两点接地时，不但有可能导致断路器拒跳、熔丝会熔断，同时还有烧坏继电器触点的可能。[1]

2容易发生接地的部位

（1）控制电缆线芯细，机械强度小，一旦受到外力作用，极易造成损坏。

（2）室外开关场电缆，其保护铁管中容易积水，时间长了造成接地。

（3）变压器的瓦斯继电器接线处，因变压器渗油或防水不严，造成绝缘损坏接地。

（4）有些光字牌或照明的灯座，若更换灯泡不当，也易造成灯座接地。

（5）断路器的操作线圈、电笛、电铃等，若引线不良或线圈烧毁后绝缘破坏发生接地。

（6）室外开关箱内端子排被雨水浸入，室内端子排因房屋漏雨或做清洁打湿，均能造成接地。

（7）工作环境较恶劣的地方，设备端子或二次线受潮或积有灰尘等，由此造成绝缘降低引起接地。

（8）二次线使用时间过久，受潮或损伤，造成电缆受伤或短路；绝缘下降等均能引起直流接地。[2]

3直流接地查找方法

结合现场实际情况，直流接地查找的方法通常采用以下几种方法：

3.1电桥法

电桥法原理简单，应用广泛。主要应用于母线监测，可以监测到直流系统中正负电源对地的绝缘情况。

（1）平衡电桥检测法.如图3所示，当开关Q1、Q2长期闭合，且对地分压电阻R1、R2阻值相同，当正负母线对低电阻Rx、Ry为无穷大时，系统无接地。

（2）非平衡电桥检测法。如图3所示，当R1=R2，开关Q1、Q2交替闭合，如Q1闭合Q2断开，测得U1、U2；Q1断开Q2闭合，在次测得U1、U2，这样可以求出正负母线接地电阻Rx、Ry。

综上所述的两种方法，平衡电桥法其局限性在于，当监测多点接地时可能产生较大误差，可能存在动作死区；非平衡电桥法属于动态监测，但其检测速度慢，容易受到接地电容的影响，精确度大大降低。

3.2低频信号注入法

该方法是在直流系统母线与大地之间定时注入低频交流信号，根据交流电流信号的流向查找接地故障来实现接地监测。

（1）定频法。其工作原理是在接地故障点，向直流系统的正负两极注入一个低频交流信号，在使用电流互感器逐个检测直流系统中每个支路电流，如果电流互感器电流相互抵消，则支路没有发生接地故障；如果电流互感器电流不再平衡，则测量接地点的交流电流值，计算得到绝缘电阻阻值，通过与设定值比较，判断该点是否发生接地故障。该方法简单，容易实现，主要用于便携式检测装置。缺点是检测结果受系统分布电容影响较大，可能会出现误判。

（2）变频法。该方法是针对分布式电容对检测结果影响较大而提出的。其原理是在定频法的基础上，向直流系统正负极注入两个相同幅值、不同频率的低频交流电压信号，通过钳形电流表观察直流系统中各支路电流大小的变化来查找接地点。

接地电阻或交流线路随着对地分布电容的增大，会导致无法查找接地支路。这样加低频交流信号会增大直流系统电压纹波系数，从而影响直流系统的安全运行。

3.3直流漏电检测法

直流漏电流检测法主要是通过测量直流系统的一条支路在正极流出的电流值以及在负极流入的电流值，若无接地点，则两电流幅值相等，方向相反。

直流漏电流检测法的优点是不注入干扰源，不受分部电容影响，以操作电源为检测电源。缺点是当对正负母线频繁切换接地电阻，容易形成漏电流回路，造成保护装置和控制设备的误动作。

4直流接地预防措施

4.1提高直流系统接地故障对电力系统危害性的认识。

4.2提高工作人员业务技术水平，加强责任心和敬业精神，避免各种接地故障的发生。

4.3在设计过程中尽量采取分屏设计，尽量减少控制电缆的数量。

4.4直流系统调试时要检查直流母线绝缘，投运后做好支路监测装置动作的可靠性，防止误报、错报漏报。

4.5交流、直流、强电、弱电回路不能合用在同一根电缆中，避免芯线间感应出干扰电压，并在其终端设备上产生出不能接受的共模和差模干扰电压。

4.6变电站各个回路送电之前要检查绝缘，确保各相关电缆已接好，未接好的要做好绝缘措施。

4.7在前期施工中注意监督安全质量，注意接线的正确性，接线柱要拧紧避免电缆脱落，尽量避免电缆的损坏。

4.8重视端子箱、机构箱、汇空柜等室外设备烘潮装置的维护。

4.9加强巡视检查记录工作，保证充电设备稳定运行、防止充电设备电压波动过大、稳压性能差，造成直流工作过高，至损坏或烧坏二次设备引起直流系统接地。

4.10保护定检工作，必须保证二次绝缘检查、二次设备清扫、二次回路接线紧固等。

4.11工作中，发现室外二次设备接线盒密封、二次线绝缘破损，必须汇报处理，如果出现直流接地，必须立即停止所有二次回路上的工作。

4.12开展定期对直流设备的维护及清扫，在清扫直流端子时，要防止用力过猛或操作不当，引起二次端子松动、脱落与裸露设备碰接，发生接地现象

5结语

在电力系统中，断路器的操作控制回路和继电保护装置的电源都是直流电源。变电站内直流系统的支路很多，涉及面广，对户外电气设备工作环境恶劣，极易造成直流系统接地。直流系统接地的危害不仅使继电保护装置误动、拒动，还会造成直流控制的一次设备误动、拒动，以至损坏设备，甚至造成大面积停电和系统崩溃的严重后果。因此，必须重视直流系统接地故障检查和故障排除工作，当发生直流一点接地故障后快速、准确地查找、排除故障点，确保系统安全稳定运行。

参考文献：

[1]龚震东；涂崎；戴春怡，变电站直流系统负荷分析[J].上海电力，2008，（12）

[2]赵环清；黄春林.变电站直流系统的研究与计算[J].电源技术应用，2014，（6）

[3]刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社，2010.

[4]刘东梅；李博，变电站直流系统运行现状及存在问题分析[J].科技传播.2013（11）