直流接地故障分析及查找方法

摘 要：直流系統(tǒng)為電力系統(tǒng)保護裝置、信號系統(tǒng)、控制系統(tǒng)提供持續(xù)穩(wěn)定的直流電源，若其發(fā)生故障會引起誤動作或拒動作，嚴重威脅到電力系統(tǒng)供電的可靠性和安全性。為了保證直流系統(tǒng)的正常穩(wěn)定工作，分析出現(xiàn)直流接地故障的原因，以及直流接地查找方法工作原理，為電力系統(tǒng)設備維護人員查找直流接地故障提供參考。

關鍵詞：電力系統(tǒng)；直流接地；故障分析；查找方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.256

1 引言

電力系統(tǒng)中直流系統(tǒng)是十分重要的電源系統(tǒng)，但也容易受到各方面的影響發(fā)生直流接地故障。當直流系統(tǒng)單點接地時，不會對信號回路、控制回路、自動裝置、繼電保護及事故照明等設備造成誤動作或拒動作，但這樣的隱患必須及時消除，否則可能發(fā)展成為兩點接地，這樣將會引起上述事故，產(chǎn)生嚴重的后果。由此可見，直流系統(tǒng)的可靠性及安全性直接影響著整個電力系統(tǒng)的安全，然而目前對直流接地的文獻、參考資料等都很有限，當出現(xiàn)直流接地故障時，往往大多數(shù)時間憑借個人經(jīng)驗來處理，如何安全、快速、準確地找到接地故障位置，及時解決并消除故障恢復直流系統(tǒng)正常運行，是我們當前需要分析和掌握的技術。

2 直流接地故障的原因

直流系統(tǒng)容易受到各種因素（如系統(tǒng)分布范圍廣、設備外露部分多等）的影響，在灰塵、濕氣的作用下容易造成絕緣元件絕緣降低，導致直流接地故障的發(fā)生。直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生的主要原因如下幾方面：

2.1 自然因素

（1）直流系統(tǒng)、電氣設備及二次回路處于陰雨、潮濕的氣候中，容易造成電氣設備對地絕緣性能嚴重下降，引起直流接地故障。

（2）小動物爬入或小金屬零件掉落在元件上造成直流接地故障。

2.2 人為因素

（1）因檢修人員疏忽大意造成直流接地故障。

（2）由于電力系統(tǒng)設計錯誤或基建安裝接線錯誤造成直流接地故障。

（3）設備本身缺陷，引起直流接地故障。

（4）電力系統(tǒng)運行多年以后，二次回路絕緣材料嚴重老化、絕緣性能降低，造成直流接地故障。

3 直流接地故障危害

直流接地可分為單點接地和多點接地，其中單點接地對直流系統(tǒng)影響不大，但多點接地危害做大，可能造成嚴重后果。

3.1 直流正極接地

有可能引起保護及自動裝置誤動作。合閘、跳閘線圈及繼電器線圈正常與負極電源直接接通（正極接通即動作）。如果原直流系統(tǒng)中存在正極接地，正極回路再發(fā)生一處接地，就可能引起誤動作，動作原理見圖1。

在直流系統(tǒng)中，如果A、B兩點同時接地時，在將繼電器前的接點短接，則會導致繼電器誤動作引起跳閘。這樣的直流接地情況可導致誤報警、保護誤動等現(xiàn)象。

3.2 直流負極接地

可能使保護及自動裝置拒動。跳閘線圈、繼電器線圈正常與負極電源直接接通，正極電源通過接點接通。如果原直流系統(tǒng)存在負極接地，正極回路也發(fā)生一處接地，就可能引起裝置拒動，動作原理見圖2。

在直流系統(tǒng)中，如果A、B兩點同時接地時，則會造成繼電器拒絕跳閘。這樣的直流接地情況可導致保護及自動裝置拒動，從而導致嚴重的事故。

4 直流接地查找方法

結合現(xiàn)場實際情況，直流接地查找的方法通常采用以下幾種方法：

4.1 電橋法

電橋法原理簡單，應用廣泛。主要應用于母線監(jiān)測，可以監(jiān)測到直流系統(tǒng)中正負電源對地的絕緣情況。

（1）平衡電橋檢測法.如圖3所示，當開關Q1、Q2長期閉合，且對地分壓電阻R1、R2阻值相同，當正負母線對低電阻Rx、Ry為無窮大時，系統(tǒng)無接地。

（2）非平衡電橋檢測法。如圖3所示，當R1=R2，開關Q1、Q2交替閉合，如Q1閉合Q2斷開，測得U1、U2；Q1斷開Q2閉合，在次測得U1、U2，這樣可以求出正負母線接地電阻Rx、Ry。

綜上所述的兩種方法，平衡電橋法其局限性在于，當監(jiān)測多點接地時可能產(chǎn)生較大誤差，可能存在動作死區(qū)；非平衡電橋法屬于動態(tài)監(jiān)測，但其檢測速度慢，容易受到接地電容的影響，精確度大大降低。

4.2 低頻信號注入法

該方法是在直流系統(tǒng)母線與大地之間定時注入低頻交流信號，根據(jù)交流電流信號的流向查找接地故障來實現(xiàn)接地監(jiān)測。

（1）定頻法。其工作原理是在接地故障點，向直流系統(tǒng)的正負兩極注入一個低頻交流信號，在使用電流互感器逐個檢測直流系統(tǒng)中每個支路電流，如果電流互感器電流相互抵消，則支路沒有發(fā)生接地故障；如果電流互感器電流不再平衡，則測量接地點的交流電流值，計算得到絕緣電阻阻值，通過與設定值比較，判斷該點是否發(fā)生接地故障。該方法簡單，容易實現(xiàn)，主要用于便攜式檢測裝置。缺點是檢測結果受系統(tǒng)分布電容影響較大，可能會出現(xiàn)誤判。

（2）變頻法。該方法是針對分布式電容對檢測結果影響較大而提出的。其原理是在定頻法的基礎上，向直流系統(tǒng)正負極注入兩個相同幅值、不同頻率的低頻交流電壓信號，通過鉗形電流表觀察直流系統(tǒng)中各支路電流大小的變化來查找接地點。

接地電阻或交流線路隨著對地分布電容的增大，會導致無法查找接地支路。這樣加低頻交流信號會增大直流系統(tǒng)電壓紋波系數(shù)，從而影響直流系統(tǒng)的安全運行。

4.3 直流漏電檢測法

直流漏電流檢測法主要是通過測量直流系統(tǒng)的一條支路在正極流出的電流值以及在負極流入的電流值，若無接地點，則兩電流幅值相等，方向相反。

直流漏電流檢測法的優(yōu)點是不注入干擾源，不受分部電容影響，以操作電源為檢測電源。缺點是當對正負母線頻繁切換接地電阻，容易形成漏電流回路，造成保護裝置和控制設備的誤動作。

5 結論

直流接地系統(tǒng)對電力系統(tǒng)安全運行具有重要的影響，因此了解直流接地發(fā)生故障的原因以及危害，對于直流接地故障查找和排除是非常必要的，熟練的掌握快速查找和處理直流接地故障，可以保證設備的安全運行，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行。

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