帶電查找直流接地故障的原理與方法

趙勝紅 盧純義

（金華電業局，浙江 金華 321001）

1 概述

直流系統是發電廠、變電站安全運行的關鍵環節。現場維護人員最難的維護工作之一就是查找和消除直流接地故障，其原因如下：

1.1 由于直流系統正、負極對地存在分布電容，直流系統發生一點接地有可能造成保護誤動。目前國內一點接地引起保護誤動的案例已不在少數，也越來越受到重視。

1.2 在直流系統發生一點接地后，有可能在另一個地方發生第二點接地時，將造成繼電保護或自動裝置或操作回路（以下統稱“繼電保護”）誤動作，降低了運行設備的可靠性，增加了維護人員的心理壓力。

由于二次回路復雜和寄生回路的存在，在采用拉刀閘、斷保險、解端子來查找接地點的過程中，繼電保護誤動作情況時有發生。另外，如果此時電力系統故障，由于失電，繼電保護將拒動，擴大事故。

原電力部針對某廠在斷電查找直流接地過程中，由于發電機短路，保護失電拒動造成燒壞機組和變壓器一事，頒布了繼電保護反事故措施，規定不準拉刀閘、斷保險。

此情況下維護人員在不斷電的情況下要在成千上萬條回路中及時快速的找到并處理接地點就得需要便攜式接地故障查找設備（以下統稱“便攜式設備”）的幫助。

使用便攜式設備查找直流系統接地不需要停電，直接將設備接入運行的系統，設備檢測系統有接地后，在接地回路加入一個接地信號，然后使用專門配備的手持式支路檢測設備和移動式鉗型互感器，找到各接地點的具體位置。查找接地快捷、使用簡單，大大縮短了接地故障查找的時間。

俗話說“工欲善其事，必先利其器”有一臺好的便攜式設備，又能好好利用它，那確實是運行維護部門的一個好幫手。

2 接地查找設備的工作原理

現有的便攜式設備工作方式基本一致，將便攜式設備的信號源接入直流系統，設備先檢測系統正負極對地絕緣情況，若直流系統有接地，則在接地回路加入一個接地信號（如圖1所示），再使用專門配備的手持式支路檢測設備和移動式鉗型互感器，逐個回路的去查找該接地信號，鉗型互感器卡上每個支路，手持設備上都會顯示該支路的接地狀況（如波形或阻值），使用人員可以根據顯示情況判斷該支路是否存在接地。有些設備還可以支路有接地時直接報出該支路的接地狀況及阻值。

圖1 便攜式設備接地信號的形成

目前在供電局或者電廠使用的便攜式設備有很多種，而不同的設備生產廠家，信號處理的方式不一樣。根據其工作原理的不同，可以分成兩大類：方波電流型和正弦波電流型方波電流型設備的信號產生的原理（如圖2所示），當正極有接地時K1有規律的開合，在R1、R3構成的接地回路中，由于K1有規律的開合而產生一個方波電流（如圖3所示），負極接地時則K2有規律的開合，在R2、R4構成的接地回路中，產生一個方波電流。信號電流方向跟負荷電流方向一致。

圖2 方波電流產生的原理圖

圖3 方波電流波形圖

正弦波電流型設備信號產生的原理（如圖4所示），當正極有接地時，接地信號（如圖5所示）通過電容耦合到R3與信號源S構成的回路；當負極有接地時，接地信號通過電容耦合到R4與信號源S構成的回路；當系統有兩極接地時，接地信號通過分別電容耦合到R3與信號源S、R4與信號源S構成的兩個回路，信號方向均是電源側指向接地點，因此兩個接地信號之間不存在沖突。

圖4 正弦波電流產生的原理圖

圖5 正弦波電流波形示意圖

3 接線方法

便攜式設備的接線很簡單（如圖6所示），設備的正極接控制母線的正極、負極接控制母線的負極，黃色地線接地。檢測時最好接在蓄電池組到母線的熔絲上，便于區分蓄電池接地和饋線回路接地。

圖6 接線示意圖

4 查找方法

當設備檢測出系統有接地，使用人員便可使用將移動式鉗型互感器插在手持式支路檢測設備上，打開手持設備，接收信號，按提示調整手持設備，再開始查找接地，如果在檢測某個支路（如圖7所示）若在7點檢測有接地，8點檢測沒有，則接地點就在7和8之間。

手持式支路檢測設備跟進行信號源通訊后，只要手持式支路檢測設備不關機便可以一直使用，不需重新接收信號，無論室內室外均可檢測支路，在同一直流系統內不受距離限制。

圖7 查找方法與步驟

5 查找的步驟

直流系統回路數量多、分布廣，有些運行時間較長的系統更是復雜。因此查找直流接地需要有清晰的步驟，逐步進行（如圖7中標明的數字所示）。

5.1 將便攜式設備的信號源接入直流系統，接線方式按照設備的使用說明進行。

5.2 手持式支路檢測設備接收信號后，用移動式的鉗型互感器卡便攜式設備的地線（圖7中1）校驗設備是否正常；在線絕緣告警裝置的地線（圖7中2）是裝置平衡橋的分流的信號電流，一般不需要檢測。

5.3 檢測蓄電池組出線（圖7中的3），確認蓄電池組是否有接地，若蓄電池有接地，先查找此接地點。

5.4 饋線屏或分屏上的控制回路、合閘回路出線可以一次檢測幾個回路乃至十幾個回路，有接地信號時，再分開檢測，以達到快速檢測的目的。

5.5 如果有多個回路有接地信號，則先接地最嚴重的回路，再次之。

5.6 有接地信號的回路則到其下一級的空開去檢測，接地信號還存在則詳細檢測其所有支路，找出有接地信號的支路再往下級空開走，如果下級空開沒有接地信號，則說明接地就有與沒有的兩級空開之間，再詳細檢測有接地信號空開下的負荷就可以找出接地點。若兩級空開之間沒有負荷，則是該電纜接地。

6 注意事項

在使用便攜式設備查找直流接地的過程中，有很多：①查找和處理直流接地必須由兩人同時進行，處理時不得造成直流短路和另一點接地。②檢測時信號源的接線必須嚴格按照儀器的使用說明操作，否則儀器有可能造成工作不正常，甚至會燒毀設備。③每次檢測必須確保鉗型互感器的鉗口是完整閉合的。④鉗型互感器是高精度的設備，每次檢測需保持其靜止波動；否則會有干擾。⑤查找多點接地時，每解除一個接地點，需將信號源重啟一次，手持設備也需重新接收信號。

結語

便攜式設備主要采用微機技術，一直以來均直流系統運行的安全為首要前提，按照行業標準的要求，以可靠的超低頻信號方式進行檢測，根據接地點產生的超低頻信號電流大小判斷回路絕緣情況，具有檢測速度快、靈敏度高、操作簡單、抗干擾能力強、故障定位準確等特點。經過多年的推廣應用該設備軟件硬件等方面的技術，已有很大的提升。檢測信號對系統的影響越來越小，查找的速度則越來越快。

便攜式設備大大提高了接地故障查找的工作效率，解決了高阻接地故障難以查找的難題；在有系統多點接地時，均可以準確地測試出各支路的故障情況，為接地故障的查找節省大量的時間便于現場及時維護處理。

[1]黃國忠.具有電流控制機制的電路及電流[J].控制方法，2011（9）.