直流系统接地带来的危害

摘要：本文首先介绍了直流系统接地的危害，然后论述了直流系统接地故障的现场处理，供相关工作人员参考。

关键词：直流系统接地， 危害，现场处理。

中图分类号：U226.8+1 文献标识码：A 文章编号：

一、直流系统接地危害

直流系统为不接地系统, 一点接地一般不会造成直接的危害, 系统可以正常运行, 但是回路中再发生接地或绝缘不良造成两点接地时, 就会引起保护及自动装置的误动或拒动、熔丝熔断等故障。近几年随着微机型继电保护装置和自动装置的广泛应用, 直流系统中抗干扰电容的增大, 使直流系统正、负极对地等效分布电容增大( 220 kV 变电站直流系统对地电容可达70 F, 500 kV 变电站对地电容可达200~ 300 F) , 在现场中已出现了一点接地引起保护误动作事故。

1. 1 两点接地可靠造成断路器误跳闸

如下图所示, 当直流系统接地发生在A、B 两点时, 将电流继电器1LJ、2LJ 接点短接, 而将ZJ 启动, ZJ 接点闭合而引起跳闸。A、C 两点接地时, 短接ZJ 接点而直接跳闸。在A、D 两点或D、F 两点接地同样都能造成断路器误跳闸。

1. 2两点接地可能造成断路器拒动

如下图所示, 接地点发生在B、E 两点, D、E 两点或C、E 两点, 断路可能造成拒动。

1. 3两点接地引起熔丝熔断

如下图所示, 接地点发生在A、E 两点, 引起熔丝熔断。

二次回路直流接地示意图

当接地点发生在B、E 和C、E 两点, 保护动作时, 不但断路器拒动, 而且引起熔丝熔断, 同时有烧坏继电器触点的可能。

二、直流系统接地故障现场处理

鉴于直流系统的重要性和直流系统接地的危害性, 当发现直流母线有接地信号后, 运行人员应及时寻找接地点位置, 并及时消除, 按照运行规程规定, 直流接地故障必须在规定时间内( 一般规定为2 小时) 处理, 否则按异常或事故考核。且前查找直流接地的方法有两种: 拉路寻找分段试停的方法及不停电仪器查找法。

2. 1 拉路寻找分段试停的方法

根据运行方式、操作情况以及气候影响等因素, 并参考绝缘监察装置判断接地极及其绝缘电阻大小, 初步判断地点的位置, 然后遵循先信号、照明回路后控制操作回路、先室外后室内的原则, 采用分路试停的方法寻找。在切断各专用直流回路时,切断时间不得超过3 s, 不论回路接地与否均应合上。当发现某一专用直流回路有接地时, 及时找出接地点, 尽快消除。

拉路寻找分段试停的方法应注意以下事项:

拉路前要考虑停电的影响, 采取措施防止可能引起的保护及自动装置误动。如停电的一段时间内, 设备不能操作, 不能跳合闸及重合闸, 事故油泵不能自启等。

查找接地点禁止使用灯泡寻找的方法, 必须使用高内阻表计: 220 V 直流表计内阻不低于20kΩ, 110 V 直流表计内阻不小于10 kΩ。

当直流系统发生接地时, 禁止在二次回路上工作, 处理过程中也不得造成直流系统的另一点接地。

直流采取环路供电方式的支路, 首先断开环路, 再进行查找, 否则拉路寻找法不易查到接地点。

对阴雨天气, 发生同极两点或多点接地或多处出现虚接地点时, 用拉路方法很难直接找到接地点, 须根据每次拉路后直流系统的绝缘电阻变化上升情况, 判别出各接地支路, 然后再查出各接地支路的接地点。

用拉路方法找不到接地点时, 应考虑接地点可能发生在充电设备、蓄电池本身或直流母线上。

在电容补偿器运行的情况下, 如需判断带有补偿电容的控制回路有无接地现象, 则必须将具有公共负极的补偿控制回路全部断开而不能单独断开一路, 否则会由于电容上的残余电压造成接地假象使判断错误。

2. 2不停电用检测仪器查找法

由于发电厂、变电所的直流系统庞大而复杂,现场用拉路寻找分段处理的方法查找直流接地, 费时费力, 且对安全生产存在着潜在的危险性, 因此随着科学技术的发展, 尤其是微机技术在现场的推广应用, 近几年来国内外进行了大量研究, 提出了一些检测直流系统接地故障的原理, 并研制出相应的实用装置。目前, 国内生产直流接地检测装置的厂家众多( 15 家以上) , 产品型号也多种形式( 25 种以上) , 但是通过三年多的跟踪调查和现场实验结果看, 直流接地检测装置发展迅速, 但仍存在许多有待改进的方面。微机型直流系统接地故障检测装置有两种形式, 一种是便携式( 以河北浪拜迪公司生产的较好) , 另一种是长期在线式( 以浙江星炬公司生产的较好) 。现场中几种微机型直流接地检测装置检测原理及方法有：

1）低频信号注入直流母线法:

低频信号注入母线法, 有两种检测形式, 即用钳形电流探头检测( 便携式) 和在直系统各支路安装传感器检测( 在线式) 。

( a) 用钳形电流探头检测：如下图, 当发生接地故障时, 在直流故障母线与地之间注入10 Hz 低频交流电压信号, 低频信号经过直流系统从故障点返回, 用钳形电流探头逐点检测, 对所加低频信号走向进行寻迹, 即信号寻迹, 根据表头指示情况, 确定接地支路, 根据接地点前后低频电流出现明显差别来确定接地点。

( b) 在直流系统各条支路上安装传感器检测：如下图, 长期在线式的微机型直流系统绝缘检测仪, 信号源分别向正、负直流母线注入10 Hz 低频交流信号, 当其支路发生接地故障时, 在CT 的二次侧能够检测到故障支路的低频电流的幅值和相位, 然后把检测的支路电流由微机算出有功分量Im , 再利用RG = U/ Im 公式算出各支路的绝缘电阻值( u 为低频电压信号有效值。) 此时的检测装置便显示接地电阻值和支路编号。

低频信号注入母线法原理图

2）查找直流泄漏电流法:

查找直流泄漏电流法原理如下图所示。从某支路正电源流出的电流为I+ , 流经支路全部负载后, 流回电源负端的支路电流为I- ,当该支路绝缘水平正常时, I+ = I- , 穿过直流漏电电流传感器的电流大小相等, 方向相反, 传感器中的合成直流磁场为零, 输出为零。但当该支路绝缘降低或发生接地时, 例如该支路正极经电阻RG 接地, 接地漏电电流为IR, 则I+ = I- + IR , 传感器中的合成直流磁场不为零, 输出反应该差值IR 大小和方向的信号, 据此可判断出接地电阻的大小和该支路接地极性。该方法实现的关键要求直流电流传感器测量精度高, 并且有足够的分辨率。

查找直流泄漏电流法

该方法具有以下特点:

( a) 不向直流系统注入低频信号, 与被测系统设有电的联系, 不会对系统运行造成危害。

( b) 抗干扰能力强, 由于传感器检测的是直流漏电电流, 因此, 直流系统对地分布电容对检测器的工作性能没有影响。

( c) 能检测同一支路的正、负极绝缘同等下降的故障情况。

( d) 可以根据测量出的接地漏电流计算出直流正负母线对地电压。

( e) 检测灵敏度高, 检测范围宽, 可以在线巡回检测。

三、结束语

综上所述, 直流系统接地故障对发电厂、变电站的安全运行危害极大。查找直流接地是现场人员头痛的一项工作, 现场人员应根据现场实际情况( 直流负荷分布图、各负荷现场环境条件、直流系统的分布电容等) , 总结经验, 查找时保持思路清晰,选择恰当的查找方法, 将接地故障及时尽快消除。随着微机型直流检测仪器性能的成熟, 各单位应配置性能可靠的微机型直流检测仪, 用仪器查找法来替代拉路寻找的方法查找直流接地故障, 避免因拉路造成保护及自动装置的误动作。

参考文献：

[1] 刘龙国; 敬立昌; 成晓君 直流系统接地的危害及现场处理方法探讨 山东电力技术 2000-09

[2] 刘龙国; 成晓君 直流系统接地的危害与现场处理 山东电力高等专科学校学报 2001-11

[3] 陶花艳 对直流系统接地故障的分析与处理 科技致富向导 2012-06