直流系統接地故障分析及排除方法

阮濤

摘要：直流系統是不接地系統，本文介紹直流接地的產生、接地的排除法、分析直流接地的危害性、探討直流接地的查找方法，希望為盡快安全地排除直流系統接地故障提供幫助。

關鍵詞：直流系統接地;多點接地;故障排除

發電廠、變電站的直流電源作為電力系統的重要組成部分，為一些重要常規負荷、繼電保護及自動裝置、遠動通訊裝置提供不間斷供電電源，并提供事故照明電源。直流系統發生一點接地，不會產生短路電流，則可繼續運行。但是必須及時查找接地點并盡快消除接地故障，否則當發生另一點接地時，就有可能引起信號裝置、繼電保護及自動裝置、斷路器的誤動作或拒絕動作，有可能造成直流電源短路，引起熔斷器熔斷，或快分電源開關斷開，使設備失去操作電源，引發電力系統嚴重故障乃至事故。因此，不允許直流系統在一點接地情況下長時間運行，必須加強在線監測，迅速查找并排除接地故障，杜絕因直流系統接地而引起的電力系統故障。

正常情況下正負對地均為絕緣的，系統中有一點發生接地時，一般情況下并不影響直流系統運行，但當出現兩點及兩點以上接地時，就會造成正負極短路，開關和保護回路誤動、拒動現象。同時直流系統的故障可能會造成更大故障隱患。所以當發生接地時采用良好的儀器和準確的判定方法是十分重要的。

一、直流系統接地的產生

（一）何為直流系統接地

當直流系統的正極或負極與大地之間的絕緣水平降到某一整定值或低于某一規定值時，統稱為直流系統接地;當正極絕緣水平低于某一規定值時稱為正接地;當負極絕緣水平低于某一規定值時稱為負接地。

（二）為什么會造成直流系統接地

直流系統是個不間斷工作長期帶電的系統，支路很多，負荷涉及面廣，會由于環境改變、氣候變化、污染、高溫等引起電纜老化、接線端子老化，元件損壞以及設備本身等問題引起絕緣水平下降。一般來說，投運時間越長，其接地的概率越高，特別是發電廠比變電站接地更頻繁。

（三）直流系統接地會造成哪些危害

（1）接地的種類

從現實直流系統接地的構成上歸納起來有以下幾種：按接地極性分為正接地和負接地;按接地類型上分為直接接地;有的稱為金屬性接地（也稱完全接地）和間接接地，有的稱非金屬性接地（也稱非完全接地、），有的人還稱為半接地。此外還有按接地情況可分為單點接地、多點接地、環路接地、絕緣降低和交流半接地等。由于各地的直接接地情況不一樣，所以產生了許多新名字，大體上是這幾種名字。

（2）正接地的危害

由于斷路器跳閘線圈均接負極電源，當發生系統正極接地時，正極經過大地，構成回路。如圖所示，當圖中的A點和B點同時接地，相當于A、B兩點通過大地相連接起來，中間繼電器2J1動作生成斷路器的跳閘。同理，當圖中的A點和C點同時接地，和圖中的A點、D點同時接地均可能生成斷路器的跳閘。 請登陸：輸配電設備網 瀏覽更多信息。

（3）負極接地的危害

負極接地可能造成斷路器的拒絕動作，如圖所示，當圖中的B點，正點同時接地，B、E點通過地構成了回路，即B、E點相接將中間繼電器2J1短接，此時，如果系統發生事故，保護動作由于中間繼電器2J1被短接，2J1不工作，斷路器不會動作，產生拒動現象，使事故越級擴大。同理，當圖中的E點和C點同時接地和圖中的E點和D點同時接地均可能生成斷路器拒動現象。

二、如何查找接地點，排除故障危害

我們從以上的直流接地危害中，可以看出無論是正極接地還是負極接地，只要有一個接地，即對地構成了新的接地回路就要求迅速排除，否則一旦出現二點或多點接地就會發生故障，乃至發生事故。從目前現場實際中的情況和經驗所得，大致有以下幾種方法。

（一）拉路法

直流接地回路一旦從直流系統中脫離運行，直流母線的正負極對地電壓就會出現平衡。所以人們通常從直流接地回路瞬間停電，確定直流接地點是否發生在該回路，這就是所謂的“拉路法”。直流系統是個不間斷電源，基于它的特殊性，人們不能隨意停電。近年來隨計算機的大量使用，微機保護同樣也不允許人們隨意斷開直流電源。現場排除故障中，經常發生非正常的閉環回路，采用雙電源供電回路，以及變電站在現場施工、擴建、修試過程中遺留了直流負載的信號回路、控制回路和保護回路之間沒有區分等等，使直流接地故障查找難度更加困難。“拉路法”往往造成了控制回路或保護回路跳閘等事故。

（二）“拉路法”查找的安全步驟

（1）自動接地巡檢儀查找回路

目前市場上出現了眾多廠家的直流接地選線裝置。一般以“信號注入法”、“霍爾傳感器監測法”、“磁飽和監測法”三種原理設計生產的，大致情況是在直流的各分支回路上安裝一個穿心式的電流互感器，各互感器感應到的信號經過直流接地選線裝置分析判斷，確定直流接地的分支回路，其安裝在支路回路上的傳感器編號和接地檢測儀顯示部分回路對應編號。其優點是能在線監測實時監測各分支回路的接地狀態，查巡接地回路時，如 “全自動的逐路測試法”，如果儀器測量是準確性很高的話，是一種不可能缺少的自動化設備。但由于其測量精度不高、誤報率較多、抗干擾能力差，各現場情況不一致等問題，在使用上出現了一些問題。

（2）便攜式儀器查找定位方法

使用便攜式的直流接地故障查找儀，查找直流接地不失為一種好方法，作為拉回路法的輔助測試儀，對接地故障的排除在時間上和安全上都是好幫手。其特點如人為拉路法，不需斷開直流回路電源，移動式的采集互感器在各分布回路上測量。如果出現接地回路就報警。

這種設備在使用上是十分科學的。在原理上基本和在線裝置的信號注入法原理相似。由于其采集傳感器可以任意移動，利用其移動的優點還可以更具體地查找到各接地點。但由于目前產品和各直流系統的兼容性和抗干擾能力差的因素，誤報率十分高，并沒有大量采用和全面推廣，僅為查找時作為參考使用。

三、人工故障排除方法

變電站的直流接地雖然是復雜的，無論是常規保護還是微機保護，其故障的排除法是一致的。采用拉路尋找分段處理的方法，以先信號和照明部分，后操作部分;先室外部分后室內的原則。根據現場的故障排除經驗，筆者對其方法進行整理如下：

（一）首先確定是正極接地還是負極接地，測量正負極對地電壓，有效區分是正極接地還是負極接地。

（二） 兩段母線之間的區分，使查找的接地不會大范圍擴大，確定發生直流接地在哪一段。

（三）如果有直流接地選線的裝置，不能準確確定，有誤報的現象，請退出運行中的直流接地檢測儀。

（四）如果站內二次回路有在施工的或有檢修試驗的應立即停止，拉開其工作電源，看信號是否消除。

（五）采用分段分部位拉路法，操作電源一定要由蓄電池供電，先停下重要的回路，如信號回路和照明回路等。

應按照下列順序進行：

（1）斷合現場臨時工作電源

（2）斷合故障照明回路

（3）斷合信號回路

（4）斷合閘回路

（5）斷合附助設備

（6）斷合蓄電池回路

四、總結

造成發電廠、變電站直流系統接地的因素較多，為了較好的解決這一問題，在日常運行維護中還應視具體情況采取不同措施。

（一）嚴格二次設備施工工藝，發揮主觀能動性，減少接地故障的發生概率。如對室外端子箱、機構箱等加強密封，加裝防潮除濕設備或材料;對手車開關的活動部位采取措施提高其絕緣性能，如用絕緣材料包裹其線頭部分等，避免因其隨手車活動引起接地;對絕緣老化，已不能滿足對地絕緣電阻要求的控制電纜及有關二次設備及時更換。

（二）加強斷路器、隔離開關、手車等一次設備的運行維護管理。嚴格斷路器、隔離開關等具有機械傳動部分設備的操作規程，避免因操作不合理造成接地故障。

（三）查找處理接地故障時嚴格遵守相關電氣設備檢修運行規程要求，并結合現場實際條件進行。禁止單人工作，禁止直流電源長時間停止運行（尤其在天氣條件不允許的情況下），拆除、恢復各端子、各開關的時間應盡可能短。