浅析直流系统接地故障分析及处理

摘要：在变电站日常管理中，掌握查找直流系统接地处理方法可以帮助运行人员迅速处理故障，避免造成更严重的后果，为变电站的安全运行提供了重要保障。

关键词：运行管理 直流系统接地 分布电容 多点接地 环路接地

中图分类号： C35 文献标识码： A

前言 由于直流电源在二次系统所处的重要地位，直流系统自身的可靠性及安全性直接影响着整个变电站的安全运行，尽管直流电源十分稳定可靠，但实际应用中，由于电力系统应用直流电源的特殊性，特别是控制回路和保护回路的应用，使直流系统的故障成为电力系统更大故障的事故隐患，即直流系统接地故障危害。

一、直流系统故障接地的分析

1 直流系统接地的概念

由于直流电源为带极性的电源，即电源正极和电源负极。交流电源是无极性电源，电力系统交流电源有一个真正的“地”，这个地也是电力系统安全的一个重要概念。为了系统安全，变电站、发电厂所有设备的外壳都会通过一个连接设备牢牢的接在这个“地”，而且希望连接设备的阻抗越低越好。直流电源的“地”对直流电路来讲仅仅是个中性点的概念，这个地与交流的“大地”是截然不同的。 如果直流电源系统正极或负极对地间的绝缘电阻值降低至某一整定值，或者低于某一规定值，这时称该直流系统有正极接地故障或负极接地故障。

二、造成直流接地的原因有如下几项：

（1）二次回路绝缘材料不合格、绝缘性能低或因运行年久失修而严重老化。

（2）室外端子箱门密封不严，端子箱内容易挂蜘蛛网，端子排上容易积灰尘，端子箱底部与电缆沟相通，遇上潮气，端子排上的积灰水分增加，使绝缘水平下降，直流泄漏电流增加。户外端子箱越多，直流泄漏电流也越大。

（3）雷雨季节，室外端子箱或机构箱内潮湿积水导致直流二次回路中的正电源或负电源对地绝缘降低形成接地。

（4）小金属零件掉落在元件上或小动物误碰直流接线端子或母排照成直流接地或短路。

（5）接线端子绝缘老化。有的接线头由于长期暴露在潮气中，产生氧化和锈蚀现象。

（6）蓄电池表面不干净、对地绝缘不良。

三、直流系统接地故障的查找及排除方法

查找直流接地故障步骤。首先要找到接地的位置，这就是我们常说的接地故障定位。直流接地大多数情况不是一个点，可能是多个点，或者是一个片，真正通过一个金属点去接地的情况是比较少见的。更多的会由于空气潮湿，尘土粘贴，电缆破损，或设备某部分的绝缘降低，或外界其它不明因素所造成。大量的接地故障并不稳定，随着环境变化而变化。因此在现场查找直流接地是一个较为复杂的问题。查直流接地的方法有：

3.1 拉回路法

拉回路法是电力系统查直流接地故障一直沿用的一个简单办法。所谓“拉回路”，就是停掉该回路的直流电源，停电时间应小于三秒。一般先从信号回路，照明回路，再操作回路，保护回路等等。该种方法，由于二次系统越来越复杂，大部分的厂站由于施工或扩建中遗留的种种问题，使信号回路与控制回路和保护回路已没有一个严格的区分，而且更多的还形成一些非正常的闭环回路，必然增大了拉回路查找接地故障的难度。正由于回路接线存在不确定性，往往令在拉回路的过程中，常常发生人为的跳闸事故，再加上微机保护的大量应用，微机保护由于计算机的运行特性也不允许随意断电。所以，“拉回路”可能导致控制回路和保护回路重大事故发生，一些电力部门已经明令禁止“拉回路”查找直流接地。

3.2 直流接地选线装置监测法

这是一种在线监测直流系统对地绝缘情况的装置。该装置的优点是能在线监测，随时报告直流系统接地故障，并显示出接地回路编号。缺点是该装置只能监测直流回路接地的具体接地回路或支路，但对具体的接地点无法定位。技术上它受监测点安装数量的限制，很难将接地故障缩小到一个小的范围。而且该装置必须进行施工安装，对旧系统的改造很不便。此类装置还普遍存在检测精度不高，抗分布电容干扰差，误报较多的问题。如果能有一种在监测点上不受限制，检测精度较高，选线准确的直流接地选线装置，应是一种较好的选择。

3.3 便携式直流接地故障定位装置故障定位法

该装置是近几年开始在电力系统较为广泛应用的产品。该装置的特点是无需断开直流回路电源，可带电查找直流接地故障。完全可以避免再用“拉回路”的方法，极大地提高了查找直流接地故障的安全性。而且该装置可将接地故障定位到具体的点，便于操作。目前生产此类产品的厂家也较多，但真正好用的产品很少，绝大部分产品都存在检测精度不高，抗分布电容干扰差，误报较多的问题。

3.4绝缘监察法

目前微机型绝缘监察装置在变电站直流系统中得以广泛应用。是实现实时监控直流系统的主要方法，可全过程监视并数字显示直流系统的运行电压、母线对地绝缘情况等重要信息，其工作过程就是各个分支回路的绝缘监测采用低频信号源作为发生器，通过耦合电容向直流系统的正负母线发送信号。利用同一个电流互感器同时套在出线之路的正负极，由于互感器的直流分量方向相反、方向相反，所以发生的磁场会相互抵消。但是经过发生器发送到直流母线的低频交流电压信号时，其方向相同且伏值相等，这样就可以在小互感器反映出正、负母线的对地绝缘电阻及分布电容的向量和，然后取阻性分量，经过模数转换器送至中央处理器，并经过计算得出结果值。一旦变电站的直流接地系统发生故障，处理器会对每条线路采集到的信号进行分析，并判断故障线路号、接地电阻值等，自动完成查找过程。这也为进一步确定故障点奠定基础。这种绝缘监察装置的优势在于可以不切断直流回路的情况下进行工作，因此提高了工作效率与可靠性。而且对于存在多点非金属接地的故障，这种方法也比较有效。但是当接地点中存在一个或者一个以上金属接地点，由于该装置先查找金属接地之支路，再查询其他非金属性接地支路，逐步查找故障并快速排除。

四、 直流接地故障查找的实用技巧

4.1 查找及时。因直流接地故障常常随环境、气候的变化而变化，十分不稳定，造成难以查找的事故隐患，只要出现故障应立即查找。

4.2 定期巡检直流系统的对地绝缘。不一定故障出现时再去查找排除。利用精度较高的查找装置定期对各个直流回路进行检查，记下绝缘较差的直流回路，待气候渐湿时，再重点监测。

4.3 按序查找，先查找信号回路、事故照明回路，再查找操作回路、控制回路、保护回路。先重点检测绝缘情况较差的回路。

4.4 对环路供电的直流系统应先断开环路开关，如果客观上已断不开的环路，应对检测到的接地故障回路的接地精度仔细分类，找出接地更严重的回路，继续查找。

4.5 选用高精度的查找装置，对接地告警比较严重的，大部分情况都并非一点接地，应用精度较高的检测装置区分不同故障程度的回路，从接地故障严重的回路的入手。

参考文献：

[1]张全元．变电运行现场技术问答．北京：中国电力出版社，2003.

[2]朱声石．高压电网继电保护原理与技术．北京：中国电力出版社，1995．