基于差流檢測法的直流接地故障定位裝置

許磊+鄒園+張賢

摘要直流系統(tǒng)的安全可靠性直接關(guān)系著整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。直流接地故障是直流系統(tǒng)最常見的故障，接地可能造成控制回路和繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)、拒動(dòng)、燒壞繼電器接點(diǎn)和熔斷保險(xiǎn)等，從而引發(fā)嚴(yán)重的事故。常規(guī)檢測接地方法有一定的限制性，現(xiàn)場作業(yè)人員在查找直流接地時(shí)感到困難重重而無從下手。本文介紹了一種新型的直流接地故障診斷定位系統(tǒng)，其通過差流檢測的方法，形成不平衡電橋，檢測出裝置的接地電阻，與直流的漏電傳感器相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)接地點(diǎn)的查找工作。最后引入一些實(shí)例，介紹了該故障定位裝置在電力系統(tǒng)的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞分布式；直流系統(tǒng)；接地故障

直流系統(tǒng)是發(fā)電廠、變電站及通信基站中的一個(gè)重要組成部分，造成直流接地故障的主要原因是：電纜或各設(shè)備的絕緣發(fā)生老化、元件受潮、破損以及裝置電源板發(fā)生損壞。發(fā)電廠和變電站的直流系統(tǒng)大多采用110V或220V電源進(jìn)行供電，正、負(fù)母線相對地浮空。在發(fā)生某一點(diǎn)接地故障時(shí)，因?yàn)闆]有形成對地回路，直流系統(tǒng)仍能保持正常運(yùn)行，接地故障不易察覺。但是，如果再增加一點(diǎn)或多點(diǎn)接地，將會造成繼電保護(hù)及控制裝置的誤動(dòng)或拒動(dòng)。

傳統(tǒng)查尋直流接地故障點(diǎn)是用“拉路尋找分段處理”的方法，即遵循先信號后操作部分、先室外后室內(nèi)部分，對直流系統(tǒng)進(jìn)行拉路尋找、分段處理，逐步確定哪條支路有接地故障，最終通過人工解析找出故障點(diǎn)方法。在短時(shí)拉回路電源時(shí)，可能因直流失電而引起一系列反應(yīng)，比如繼電保護(hù)裝置或自動(dòng)裝置由于抗干擾性能或故障判據(jù)的問題造成誤動(dòng)跳閘，所以說采用拉合直流支路法檢測故障點(diǎn)所引發(fā)的危害是非常嚴(yán)重的。

1裝置原理

裝置原理簡介：本裝置采用了差流檢測原理，對任一支路而言，從電源正極流出的電流I+，流經(jīng)本支路全部負(fù)載后，返回電源負(fù)極的電流I，當(dāng)該支路沒有接地故障時(shí)，I+=I-，穿過傳感器的電流相等，傳感器無信號輸出。當(dāng)發(fā)生接地電阻為Rd時(shí)，接地電流為Ir的接地故障時(shí)，I+=I-+Ir，流經(jīng)傳感器的電流不相等，傳感器輸出一個(gè)反應(yīng)該差值的信號（即為漏電流信號）。如圖1所示。

該裝置分別為接于n個(gè)負(fù)載上的相互獨(dú)立的直流接地指示器。直流接地指示器通過在線檢測該直流負(fù)載回路的漏電流（不平衡電流）大小，來實(shí)現(xiàn)對該負(fù)載是否有直流接地的情況進(jìn)行判定。

在正常運(yùn)行情況下，若沒有直流接地發(fā)生，通過直流接地指示器的漏電流為零或小于設(shè)定報(bào)警閾值，直流接地指示器將不會報(bào)警。當(dāng)通過直流接地指示器供電的負(fù)載設(shè)備或者電路發(fā)生絕緣降低或直流接地的情況，則穿過該裝置的漏電流將大大超過報(bào)警閾值，此時(shí)接地指示器將以燈光閃爍和蜂鳴的方式進(jìn)行警報(bào)。運(yùn)行人員即可以根據(jù)直流指示器指定的位置很快發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，避免對其他正?；芈返耐ｋ姴檎摇?/p>

該直流接地指示器，與電流互感器類似，該直流接地指示器只需套接于二次回路直流負(fù)載入口電源線路上即可實(shí)現(xiàn)對該回路直流接地的實(shí)時(shí)在線監(jiān)視。

圖2所示為直流接地指示器接線示例。圖中為一段直流系統(tǒng)母線，它的兩條支路L1和L2接有各種各負(fù)載，這些負(fù)載可以是開關(guān)柜、保護(hù)屏以及其他控制和通訊系統(tǒng)的任意直流用電設(shè)備。各個(gè)指示器之間彼此獨(dú)立運(yùn)行，可以根據(jù)負(fù)載的數(shù)量進(jìn)行相應(yīng)的配置。

2裝置應(yīng)用與優(yōu)點(diǎn)

本裝置可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)變電站、火發(fā)電廠、水電站以及煤礦、鋼鐵、冶金、化工等工礦企業(yè)的供、配、用電系統(tǒng)。

適用于220V、110V直流電源供電系統(tǒng)，通信設(shè)備48V、36V直流電源供電系統(tǒng)。

采用此裝置的優(yōu)點(diǎn)在于：

1）靈敏度高。此接地指示器檢測靈敏度可到0.1mA，較之手持式鉗形漏電流查找方式更準(zhǔn)確，能發(fā)現(xiàn)高阻接地和絕緣下降情況。

2）接地點(diǎn)查找迅速。由于對接地元件已有指示，所以不需要再逐一回路查找，大大減少了故障查找時(shí)間。

3）安裝方便且快捷。通過2根跨接線進(jìn)行過渡，就可以不停電的快速安裝本指示器，對二次設(shè)備和回路無任何影響。

4）通過與通信設(shè)備相連還可將指示器的數(shù)據(jù)傳到集控中心的服務(wù)器上，可以遠(yuǎn)程在線監(jiān)視多個(gè)變電站直流系統(tǒng)的絕緣狀況和直流接地情況，為直流系統(tǒng)的狀態(tài)維修和故障處理提供依據(jù)。

現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例如圖3所示。

3結(jié)論

該基于差流檢測法的分布式直流接地故障定位系統(tǒng)具有組態(tài)靈活、可靠性高等眾多優(yōu)點(diǎn)。其采用分布式的布局，能很好地解決了集中式絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)所存在的局限性，特別適合于監(jiān)測范圍較大，且分支回路相對較多的情況。該分布式直流接地故障定位系統(tǒng)具有靈敏度高、接地點(diǎn)可以快速查找等優(yōu)點(diǎn)，裝置小巧并且安裝快捷簡單，可以通過其他通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控與管理，未來可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的二次設(shè)備直流接地故障診斷中。