剖析查找直流接地多種方法的特點

　　判別直流系統(tǒng)接地支路最直接的依據(jù)是各個支路的接地電阻值。通常當支路的接地電阻值小于20kΩ時，我們就認為該支路發(fā)生了接地。要準確的判別接地支路，則要相對精確的計算出各個支路的接地電阻值。但在實際的檢測過程中，由于求取支路接地電阻的手段不夠完善，尤其是受支路對地電容和環(huán)網(wǎng)等的影響，檢測結(jié)果一般表現(xiàn)不是很準確。本文在此背景下，提出了查找直流接地的各種方法，并分析了這些方法的應用原理及工作特點，可以有效的對直流接地故障進行檢查和排除，促進直流接地故障的有效解除。
　　1　接地類型
　　1.1單回線供電接地
　　單回線供電接地方法比較簡單，如圖1所示。在2號支路D點經(jīng)過電阻R接地時，會造成負極電壓較低，產(chǎn)生直流接地故障。新的繼電保護規(guī)程規(guī)定在查找直流接地時不允許斷電，所以如果采用人工查找的方式就變的極為困難，所以采用這種抗分布電容式直流接地探測技術(shù)(ZJ3T型探測器)很好的彌補了人工排查的不足，使得我們能夠在不斷電的情況下快速的查找各種直流接地，這種查找方法在實際運用中取得了不錯的效果，可以在直流接地故障查詢中進行廣泛利用。
　　從圖1中可以發(fā)現(xiàn)，其設(shè)計原理是在接地母線與地之間施加了一個微小的特殊信號，電流會沿著接地點方向流動，該信號對保護和自動裝置不會產(chǎn)生影響。其使用方法是用連接在手持器上的鉗子，朝接地電流方向查找，當接地電流突然消失的地方就為接地點鄰近點。比如在支路1上進行探測，如果沒有接地電流，或者顯示電阻很高，則表示該支路沒有按地。如果在支路2上探測，有較大的接地電流，或顯示電阻較低，則表示該支路接地。如果在e點有接地信號，而在d點沒有接地信號，則表示接地點在e點。這種方法在整個查找過程中不需要斷電，從而實現(xiàn)了直流接地故障查詢的安全和快速的特點。
　　
　　這種方法主要體現(xiàn)的是抗分布電容的能力，一般現(xiàn)場的回路很多，對地分布電容也比較大，所以在發(fā)生非金屬接地時，非接地支路對地也有電容電流，這時容易被誤判為接地。ZJ3T型接地探測器采用多層抗電容的干擾設(shè)計，使得電容干擾得以消除，因為利用這種方法和工具一般可以查找5kΩ～500kΩ的接地故障。
　　1.2雙回路供電接地
　　雙回路供電接地的主要工作原理可以用圖2表示出來，母聯(lián)開關(guān)合上時就是雙回線供電，在a點發(fā)生接地時，接地電流分別由兩條并聯(lián)支路流過，柄最后集中在a點。雙回線供電一般表現(xiàn)出可靠性高的特點，但兩條線的負荷電流是不確定的，所以通常我們?yōu)榱说窒摵傻母蓴_而采用雙鉗子查找接地。
　　1.3環(huán)網(wǎng)供電接地
　　環(huán)網(wǎng)供電接地是許多變電站的跳閘回路所采取的查找方式，這種查找方法可以增加供電的可靠性，如圖3所示，在環(huán)網(wǎng)線上的a點經(jīng)電阻R接地時，表現(xiàn)在環(huán)網(wǎng)線上是任一點的接地電流都相同，如果僅僅以接地電流大小來判斷是無法找到接地點的，所以要具有方向判別的功能才有可能正確的找到接地點。圖中表示出來的是b點與c點的電流相反，那么我們可以判定a點一定是接地點。
　　1.4正、負極均等電阻接地
　　正、負極均等電阻接地的情況表現(xiàn)為正、負極對地電壓是平衡的，由于采用平衡橋原理的絕緣監(jiān)測裝置不能發(fā)現(xiàn)直流接地的故障，導致繼電保護裝置產(chǎn)生了重大的安全隱患。如圖4所示，正、負極對地電壓均為110V且分別經(jīng)a，b接地點接地，當跳閘繼電器的回路經(jīng)c接地時，電流經(jīng)過正極接地電阻會啟動KTR跳閘繼電器，導致誤跳斷路器。防止這種情況發(fā)生只能選用無動作死區(qū)的能直接測量電阻值的絕緣監(jiān)測繼電器。
　　
　　1.5I、II段串電接地
　　I、Ⅱ段串電通常是有施工引起的，分正極串電、負極串電以及正負極串電幾種可能。(圖5)即為I、Ⅱ段負極串電案例分析，當母聯(lián)開關(guān)斷開時，2段則分段運行。如果Ⅱ段負極發(fā)生接地時，則用萬用表測量I、Ⅱ段負極對地電壓相等并且呈下降趨勢，這表明I、Ⅱ段串電接地。用具有方向功能的ZJ3T手持器進行測量，其顯示方向指母線的回路為串電，如下圖中的端子W102和W02回路點。
　　1.6交直流串電接地
　　現(xiàn)場接地包括直流回路和交流回路兩種，比如220V交流電源、TA電流，57V TV電壓等回路，因為這幾種一般與大地相連，所以當這些回路與直流串電時，一般會造成直流接地，如圖6中-KM與A601串電。其查找原理可以簡單分析為信號電流由直流回路流向交流回路的a點為交直流串電點。
　　2　人工查找接地方法
　　一般直流的回路布線都很復雜，所以極易被外界的環(huán)境所影響，造成某種損壞，比如外界的灰塵、天氣潮濕，或者本身絕緣老化及元件損壞，或者外界不規(guī)范的施工等都會造成直流接地現(xiàn)象。通常直流發(fā)生一點接地后，危險較小，因為不能形成回路，所以其保護裝置不會誤動。如果檢測不及時或者檢測方式不對等，會有可能發(fā)生兩點接地，這時裝置就有可能誤動，造成一定的危害。
　　通常我們在對直流接地故障進行檢查時，如果沒有接地探測的設(shè)備，則只有采用傳統(tǒng)的取保險，拉刀閘、斷端子，搖絕緣等方法來進行查找。比如我們以某回路保護屏所經(jīng)過的電阻接地檢測為例進行分析，其回路的走向如(圖7)所示。為了縮小接地的范圍，需要在直流屏上逐一的斷合支路負荷開關(guān)，當斷開Q2開關(guān)時，如果接地消除，那么說明接地就在該支路上，接下來合上Q2繼續(xù)往下找。如果我們?nèi)∠翭1負極保險，接地消除，則說明接地在W102回路上，從圖中我們可以看出，端子上有3條線，所以必須解掉其中的1條回線，然后觀察接地故障是否被消除，或者使用兆歐表搖絕緣，從而確定出是哪一根線接地。一半這種通過人工方式進行查找的方式具有較大的風險性，比如可能會遇到斷電，又遭雷擊線路，保護拒動，會導致事故擴大；另外，在單獨取某極保險或者解端子線時，還有可能存在寄生回路造成裝置誤動作，這些風險都是難以避免的，所以在實際操作中，我們不提倡用這種人工方式進行查找。而是開放了一些工具進行輔助工作的查找。
　　3　查找方法
　　在發(fā)生直流接地后，對故障進行排查，運行人員應當首先對絕緣受潮的二次設(shè)備進行巡視，比如檢查戶外設(shè)備是否有漏雨，設(shè)備箱門等是否關(guān)好，箱內(nèi)端子排有無接地短路等現(xiàn)象。在檢查的基礎(chǔ)上，運行人員也可以從直流配電屏開始首先確定故障回路，縮小查找故障的范圍。而對于有直流系統(tǒng)接地故障監(jiān)測裝置的變電站，通常在直流系統(tǒng)發(fā)生接地時會有報警發(fā)出，報警會顯示出是哪條支路有接地的故障，方便運行人員查找。而沒有該設(shè)備的變電站，通常的查找方法有暫電源法，暫代電源法、運用儀器法等來查找直流系統(tǒng)接地回路。
　　3.1暫斷電源法查找直流接地回路
　　暫斷電源法就是依次短暫的將直流配電屏上的直流回路電源斷開，觀察直流接地信息是否會消失。如果說直流接地信號在斷開某一回路時會消失，那么說明接地故障很有可能會在此回路上發(fā)生。通常我們采取這種暫斷電源法查找直流接地回路時要注意幾方面的操作方法及原理知識。
　　(1)首先要斷開的是接地可能比較大、負荷性質(zhì)相對次要的回路。
　　(2)在采用此種方法時，要首先得到上級有關(guān)調(diào)度部門的指示或者同意，根據(jù)實際情況采取防止誤跳閘的措施，因為如果短時的斷開某一繼電保護裝置的電源時，很有可能會使設(shè)備短時部分或者全部都失去保護，甚至有可能使保護裝置誤動作。
　　(3)先斷開負載本身的電源開關(guān)，然后再取下直流配電屏上的有較大負載的直流回路熔斷器，在恢復時也遵循此原理，順序相反。
　　(4)如果多回路同時接地，則斷開一個接地回路無法對接地現(xiàn)象并無影響，接地現(xiàn)象依然存在，無法判斷其故障所在。
　　3.2暫代電源法查找直流接地回路
　　替代電源查查直流接地回路的方法主要是在變電站有多個直流電源時進行的，其主要工作原理是將發(fā)生接地的系統(tǒng)各回路切換到其他電源相同的政策直流系統(tǒng)中，觀察接地現(xiàn)象是否消失或者有轉(zhuǎn)移，從而判斷是否有接地現(xiàn)象。用此種方法檢查接地回路要注意的問題有以下兩點。
　　(1)兩個相互連接的電源極性正確。
　　(2)在進行操作時，要確保將取代的電源處于接通狀態(tài)，才能斷開被查回路的電源，在檢查好后要先裝熔斷器才能斷開所替代的電源，這樣才能保證被查回路的正常通電。
　　通常暫斷電源法引起操作繁雜，所以一般用來查找按地回路。
　　3.3專用儀表法查找直流接地回路
　　專用儀表法查找直流接地回路是目前操作安全較為理想的方法，既不用斷電源，也可以適用于多回路接地的查找。比如用低頻脈沖電流方法，這種方法的工作原理是將脈沖發(fā)生器和鉗形電流表接地某條回路的某極性中，如果在脈沖發(fā)生器加上電源后，鉗形電流表中有電流流過，就可以說明這條回路的電極發(fā)生了接地故障。
　　4　查找直流接地故障時的注意事項
　　(1)查找接地故障前，要充分了解運行有無異?，F(xiàn)象、回路有無工作、天氣情況等；具體查找時，要以先室外部分后室內(nèi)部分，先信號和照明部分后操作部分為原則；在切斷各專用直流回路時，切斷時間不得超3s，不論回路接地與否都應合上；如果直流失電引起保護及自動裝置誤動，在切斷前應采取必要的安全措施；如發(fā)現(xiàn)某一專用直流回路有接地現(xiàn)象時，要及時找出接地點并盡快消除。
　　(2)不能隨意拔一只熔斷器來尋找故障點，因為這樣容易產(chǎn)生寄生回路從而導致保護誤動作。
　　(3)禁止直流發(fā)生按地時在二次回路上工作，查找及處理須由兩人同時進行，處理過程中不得造成另一點接地和直流短路。
　　(4)如果切除直流母線上所有負荷后故障依然存在，說明接地故障發(fā)生在直流電源部分，為了避免負荷較長時間停電導致更大事故，通常要先用一套有足夠容量的備用直流電源給負荷供電，然后再將外電路和有故障的直流電源脫離來查找故障。
　　(5)不能停電的直流設(shè)備需事先準備備用直流電源供電，從而保證在拉路過程中該回路直流電源不會斷電而影響工作。
　　(7)在主控信號中發(fā)生接地故障，會表現(xiàn)在拉開該回路時，中央信號失去電源，這時判斷接地與否要派專人監(jiān)視直流絕緣監(jiān)察繼電器，看其觸點是否動作來進行判斷，而不能利用光和信號等。
　　(8)嚴禁用燈泡查找接地點，以防直流回路短