直流配电系统接地故障分析与接地方式研究

直流配电系统接地故障分析与接地方式研究

卢盼盼

宝鸡供电公司，陕西 宝鸡 721000

摘要：随着现代城市的发展，居民用电负荷与工业用电负荷高速增长，这对城市的供配电系统有了更高的要求。在经济发达的大中型城市中，用电负荷密度不断增加，但其供电容量的增长速度却落后于用电负荷，导致居民供电不足现象时有发生，区域性配网供电紧张、供电质量不高等问题突出，特别是在用电高峰期，用电密度和电压激增。另一方面，城市的高速发展导致城区的土地资源紧张，同时在城市规划中可供建设供电廊道的土地十分有限，更是加剧了供配电不足的问题。

关键词：直流配电系统；接地故障；接地方式

1直流系统接地故障原因

1.1人为因素

一是设计、基建验收等前期工作失误，主要包括设计错误导致寄生回路产生，施工工艺不良造成交直流系统串接等其他接线错误。如220kV间隔保护两套控制回路共用同一压力继电器接点造成误并列；电缆二次接线未进行校线，二次接线一端接入直流电源系统另一端当作备用芯，并且没有进行保护处理，一旦备用芯线的裸露金属部分碰触到设备金属外壳，容易引起接地故障，这种缺陷不宜被发现。二是检修工作疏忽造成的故障。如二次回路检修时带电线芯误碰其他设备外壳，施工后遗留二次电缆线头零部件造成直流接地，两套电源并列运行未退出一套接地报警装置导致人工两点接地等。

1.2设备因素

一是二次设备本身就存在一些缺陷，比如某些厂家直流绝缘监控装置的平衡桥电阻值较低导致的接地。二是设备功能失效引起接地，比如说防雷元件被击穿或因质量问题绝缘降低造成接地。三是蓄电池制造工艺不良，如蓄电缆材料不合格、绝缘降低，老化严重、损伤，或蓄电池长期运行导致漏液引起接地等情况。

2直流接地故障的分类

2.1金属性接地和非金属接地

直流系统接地故障按照故障性质共分为两大类，金属性接地和非金属性接地。金属性接地又称小电阻直接接地，这种方式的接地电阻小，一般都小于几十欧姆。非金属性接地的接地电阻较大，接地特征呈现非线性变化，比如通过半导体材料发生的接地故障、二次接线带电裸露铜线接触金属外壳漆面、天气变化导致直流系统的绝缘电阻值往复波动，绝缘监控装置较难正确选出支路，对于这种接地的查找比金属接地要困难。

2.2电源互串接地

电源互串接地是指与其他电源（直流或交流）产生电气联系发生接地，分为交流系统的一端窜入直流系统接地、直流互串接地。直流系统通过交流电源与地发生连接，称为交流窜入直流接地；通过一点的互联使两套不同蓄电池供电的直流系统连接到一起而造成的接地故障，称为直流互串接地故障。

2.3绝缘监控装置误报的假性接地

绝缘监控装置以电气量（漏电流）作为判据，但是除接地故障外，还有其他电气量因素影响判据。比如说负荷电流变化产生不同频率的感应电流会影响绝缘监控装置，导致绝缘监控装置无法判断正确；具有长电缆线路直流系统的对地电容，在加入的信号波长较短时，会产生较大的接地电容电流，使得绝缘监控装置误判为接地支路；永久接地点断开，使绝缘监控装置失去参考地电位，测量到的母线对地电压不是正常意义下的对地电压，从而误发接地报警信号。

3直流接地故障的处理

3.1经验判别法

根据以往直流故障消除经验，接地故障往往发生在新投运或改造的二次设备和回路以及室外易受潮处、事故照明UPS用直流输入。这些接地故障发生较多，占有较大比例，发生接地时积极联想有时可以迅速锁定接地位置。首先查找直流系统有关的新投运、改造、户外设备和回路，尤其重点查找是否存在端子箱和汇控柜漏雨、封堵不严的地方，先检查这些容易发生直流接地故障的部位，往往能取得事半功倍的效果。汇控柜、端子箱内受潮应开启加热器或除湿器进行除潮处理。再就是检查二次接线经屏柜门的开合出，此处防护不好容易磨损二次线芯造成直流接地。还要检查屏柜内是否有裸露线芯情况，注意做好绝缘或更换新二次线芯处理。此方法的优点是直接、快速，缺点是带有一定盲目性。

3.2拉路法

拉路法是最简单也是现场常采用的一种人工检测方式，多用于能短时断电的非重要回路。逐一短时断开各支路熔断器或空气开关，同时用万用表测量正极或负极对地电压，密切观察直流电压数值的变化。若断开某一支路时，万用表测量的直流正极或负极对地电压迅速恢复正常，接地信号消失，则接地故障点就可锁定在此支路范围内。可以按事故照明、储能、信号、保护、控制回路的顺序依次断开查找，可结合经验判别法首先重点检查二次元器件运行环境，以及在较差的环境状况下容易引起绝缘降低的回路。值得注意的是，直流系统环网供电的应先拉开环网的开关，再按顺序查找。拉路法优点是操作简单，可以快速准确定位故障支路，缺点是负荷支路须短时停电，保护有拒动、误动风险。

3.3暂代电源法

暂代电源法的好处是负载支路不需停电，不需要将保护装置的出口压板停用，拉合直流时避免出现保护误动，克服了拉路法短时断电的缺点，可用于不能断电的重要回路，方便排查出蓄电池、充电机、直流母线的接地等非支路接地的故障情况。缺点是人为的误操作短路存在负荷支路失去电源的风险；对于负载支路接地的情况无能为力，增大直流接地、短路情况的可能性，延长了故障消除的时间。

3.4改进措施分析

一是变电站内检修施工现场重点排查。当出现直流接地故障时，应停止站内的一切工作，全面开展作业地点排查，重点检查检修施工设备及其二次接线的绝缘性。在变电站内进行作业时经常出现接地故障，主要是安全措施执行不严导致的。最常见的原因是：电缆二次接线过程中，一端已与运行直流系统连接，另一端没有做好绝缘包扎，易造成没有包扎好的电缆一头接地，导致接地故障发生。对工作中动过的二次线要及时恢复，不能恢复的要用绝缘胶带等包裹好。注意检查二次电缆薄弱处受力情况，是否因严重受力导致绝缘损坏接地。二是按照先内后外的顺序排查。在排查接地故障时，应遵循先内部，再慢慢向外部排查的规则。根据直流监测装置等设备确定接地支路，利用便携式直流检测仪确定回路及其二次线。一般来说，如果是室外故障，那么问题多数出现在端子箱、汇控柜。在室外排查时，重点检查元器件、机构箱、电缆线路等位置，重点查看有没有出现封堵不严、受潮、漏电、被腐蚀以及其他绝缘度下降现象。增强平时巡视的端子箱、汇控柜的密封检查，适时进行灰尘清扫、漏洞封堵，保持箱和柜内的干燥、整洁。

4结语

目前，一般通过查阅绝缘监控装置与选线装置，金属接地可以准确找出故障点，而其他的接地故障尤其是非金属接地等，现在还没有较快较准确的查找方式方法。对于非金属接地故障，首先要结合故障告警信号上送情况，再根据符合现场实际的二次控制回路图并通过检修人员手动进行排查。但是，根据运维检修经验这些报警信号往往频繁上送复归，这对现场的检修人员提出了更高更细致的要求，检修人员需要具备丰富的直流消缺经验并结合相关仪器仪表的信号，才能迅速而准确地排查到故障点。所以要充分利用便携式直流检测仪来进行验证和寻找支路中接地回路，根据图纸或相关回路指示信号逐线细致排查。直流系统接地的消除工作比较复杂，只有切实了解现场实际运行条件和接地情况，灵活地综合使用不同方法，才能准确快速地定位故障点以消除缺陷。

参考文献

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