直流系統(tǒng)接地故障分析與處理

發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)是十分重要的電源系統(tǒng)，它是一個(gè)獨(dú)立的電源，不受發(fā)電機(jī)、廠用電、站用變以及系統(tǒng)運(yùn)行方式改變的影響，它為電力系統(tǒng)的控制、信號(hào)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及事故照明等提供可靠的直流電源。還可為操作提供可靠的操作電源。直流系統(tǒng)的可靠與否，對(duì)發(fā)電廠、變電站的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，是發(fā)電廠和變電站安全運(yùn)行的保證。

由于直流電源在二次系統(tǒng)所處的重要地位，直流系統(tǒng)自身的可靠及安全直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的安全，盡管直流電源十分穩(wěn)定可靠，但實(shí)際應(yīng)用中，由于電力系統(tǒng)應(yīng)用直流電源的特殊性，特別是控制回路和保護(hù)回路的應(yīng)用，使直流系統(tǒng)的故障成為電力系統(tǒng)更大故障的事故隱患，這就是我們常說的直流系統(tǒng)接地故障危害。

一、關(guān)于直流系統(tǒng)接地分析

1何為直流接地

當(dāng)直流系統(tǒng)的正極或負(fù)極與大地之間的絕緣水平降到某一整定值或低于某一規(guī)定值時(shí)，統(tǒng)稱為直流接地;當(dāng)正極絕緣水平低于某一規(guī)定值時(shí)稱為正接地;當(dāng)負(fù)極絕緣水平低于某一規(guī)定值時(shí)稱為負(fù)接地。

2、直流系統(tǒng)為什么會(huì)接地?

發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)所接設(shè)備多、回路復(fù)雜，在*運(yùn)行過程中會(huì)由于環(huán)境的改變、氣候的變化、電纜以及接頭的老化，設(shè)備本身的問題等等，而不可避免的發(fā)生直流系統(tǒng)接地。特別在發(fā)電廠、變電站建設(shè)施工中或擴(kuò)建過程中，由于施工及安裝的種種問題，難以避免的會(huì)遺留電力系統(tǒng)故障的隱患，直流系統(tǒng)更是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。投運(yùn)時(shí)間越長(zhǎng)的系統(tǒng)接地故障的概率越大。

（1）接地分類:由于直流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接比較復(fù)雜，其接地情況歸納起來有以下幾種：按接地極性分為正極接地和負(fù)極接地;按接地種類可分為直接接地和間接接地，按接地的情況可分為單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、環(huán)路接地和絕緣降低。

（2）正極接地可能導(dǎo)致斷路器誤跳閘：

由于斷路器跳閘線圈均接負(fù)極電源，故當(dāng)發(fā)生正接地時(shí)可能導(dǎo)致斷路的跳閘，如圖1所示，當(dāng)圖中的A點(diǎn)和B點(diǎn)同時(shí)接地，相當(dāng)時(shí)A、B兩點(diǎn)通過大地連起來，中間繼電器2J1必然動(dòng)作造成斷路器的跳閘。同理，當(dāng)圖中的A點(diǎn)和C點(diǎn)同時(shí)接地，和圖中的A點(diǎn)、D點(diǎn)同時(shí)接地均可能造成斷路的跳閘。

（3）、負(fù)接地可能導(dǎo)致斷路器的拒跳閘:

如圖1所示，當(dāng)圖中的B點(diǎn)、E點(diǎn)同時(shí)接地，這B、E點(diǎn)通過地連通后，將中間繼電器2J1短接，此時(shí)如果系統(tǒng)發(fā)生事故，保護(hù)動(dòng)作，由于中間繼電器2J1被短接，2J1不動(dòng)作，斷路器不會(huì)跳開，產(chǎn)生拒動(dòng)，造成越級(jí)跳閘擴(kuò)大事故范圍。

由此可見，直流接地故障中，僅僅是一點(diǎn)接地，對(duì)二次回路不會(huì)造成事故。危害較大的是兩點(diǎn)接地，可能造成嚴(yán)重后果。直流系統(tǒng)發(fā)生兩點(diǎn)接地故障，便可能構(gòu)成接地短路，造成繼電保護(hù)、信號(hào)、自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)，或造成直流保險(xiǎn)熔斷，使保護(hù)及自動(dòng)裝置、控制回路失去電源。在復(fù)雜的保護(hù)回路中同極兩點(diǎn)接地，還可能將某些繼電器短接，不能動(dòng)作于跳閘、致使越級(jí)跳閘。

二、如何查找接地點(diǎn)，排除故障危害

我們從以上的直流系統(tǒng)接地危害中，可以看出無論是正極接地還是負(fù)極接地，只要有一個(gè)接地，即對(duì)地構(gòu)成了新的接地回路就要求迅速排除，否則一旦出現(xiàn)二點(diǎn)或多點(diǎn)接地就會(huì)發(fā)生故障，乃至發(fā)生事故。從目前現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中的情況和經(jīng)驗(yàn)所得，大致有以下幾種方法。

1、拉路法：這是電力系統(tǒng)查直流接地故障一直沿用的一個(gè)簡(jiǎn)單辦法。首先分清接地故障的極性，分析故障發(fā)生的原因。若站內(nèi)二次回路有工作，或有設(shè)備檢修試驗(yàn)，應(yīng)立即停止。拉開其工作電源，看信號(hào)是否消除。用分網(wǎng)法縮小查找范圍，將直流系統(tǒng)分成幾個(gè)不相的部分。注意：不能使保護(hù)失去電源，操作電源盡量用蓄電池帶。對(duì)于不太重要的直流負(fù)荷及不能轉(zhuǎn)移的分路，利用“瞬時(shí)停電”的方法，查該分路中所帶回路有無接地故障。對(duì)于重要的直流負(fù)荷，用轉(zhuǎn)移負(fù)荷法，查該分路而帶回路有無接地故障。查找直流系統(tǒng)接地故障，后隨時(shí)與調(diào)度，并由二人及以上配合進(jìn)行，其中一人操作，一人監(jiān)護(hù)并監(jiān)視表計(jì)指示及信號(hào)的變化。利用瞬時(shí)停電的方法選擇直流接地時(shí)，應(yīng)按照下列順序進(jìn)行：

① 斷開現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)工作電源;

② 斷合事故照明回路;

③ 斷合同信電源;

④ 斷合附屬設(shè)備;

⑤ 斷合充電回路;
⑥ 斷合合閘回路;

⑦ 斷合信號(hào)回路;

⑧ 斷合操作回路;

⑨ 斷合蓄電池回路;

在進(jìn)行上述各項(xiàng)檢查選擇后仍未查出故障點(diǎn)，則應(yīng)考慮同極性兩點(diǎn)接地。當(dāng)發(fā)現(xiàn)接地在某一回路后，有環(huán)路的應(yīng)先解環(huán)，再進(jìn)一步采用取保險(xiǎn)及拆端子的辦法，直至找到故障點(diǎn)并消除為止。

這種查找直流接地方法缺點(diǎn)是：在拉路的過程中易發(fā)生人為的跳閘事故。

2、直流接地選線裝置監(jiān)測(cè)法

這是一種在線監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣情況的裝置。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是能在線監(jiān)測(cè)，隨時(shí)報(bào)告直流系統(tǒng)接地故障，并顯示出接地回路編號(hào)。然后有檢修人員對(duì)此回路查找，判斷出具體的接地點(diǎn)，再進(jìn)行消除。

缺點(diǎn)是該裝置只能監(jiān)測(cè)直流回路接地的具體接地回路或支路，但對(duì)具體的接地點(diǎn)無法定位。技術(shù)上它受監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝數(shù)量的限制，很難將接地故障縮小到一個(gè)小的范圍。而且該裝置必須進(jìn)行施工安裝，對(duì)舊系統(tǒng)的改造很不便。此類裝置還普遍存在檢測(cè)精度不高，抗分布電容干擾差，誤報(bào)較多的問題。如果能有一種在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上不受限制，檢測(cè)精度較高，選線準(zhǔn)確的直流接地選線裝置，應(yīng)是一種較好的選擇。

3、便攜式直流接地故障定位裝置故障定位法

該裝置是近幾年開始在電力系統(tǒng)較為廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品。該裝置的特點(diǎn)是無需斷開直流回路電源，可帶電查找直流接地故障。*可以避免再用“拉路法”的方法，*地提高了查找直流接地故障的安全性。而且該裝置可將接地故障定位到具體的點(diǎn)，便于操作。目前生產(chǎn)此類產(chǎn)品的廠家也較多，但真正好用的產(chǎn)品很少，絕大部分產(chǎn)品都存在檢測(cè)精度不高，抗分布電容干擾差，誤報(bào)較多的問題。

通過上述三種查找直流接地方法，我們可以看出這三種方法都存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)?？梢娭绷飨到y(tǒng)接地是一個(gè)復(fù)雜課題。

三、查找直流系統(tǒng)的接地時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)：

采取防止保護(hù)誤動(dòng)等措施，必要時(shí)停用有關(guān)保護(hù)裝置。如果與一次設(shè)備安全距離不夠，應(yīng)與調(diào)度，停用有關(guān)設(shè)備。同時(shí)禁止在二次回路上工作，查找時(shí)應(yīng)謹(jǐn)防造成短路和造成另一點(diǎn)接地，應(yīng)使用高內(nèi)阻電壓表進(jìn)行。直流系統(tǒng)電壓異常時(shí)，如有晶體管保護(hù)裝置、集成電路保護(hù)、微機(jī)保護(hù)的電源自動(dòng)切除者，異常排除后，恢復(fù)電源重新啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)退出相應(yīng)的保護(hù)裝置壓板，以防止保護(hù)誤動(dòng)。

通過對(duì)直流系統(tǒng)接地的分析和平時(shí)工作中得出的經(jīng)驗(yàn)，我們總結(jié)出了查找直流接地故障的幾點(diǎn)技巧 ：

1、查找及時(shí)。因直流接地故障常常隨環(huán)境、氣候的變化而變化，十分不穩(wěn)定，造成難以查找的事故隱患，只要出現(xiàn)故障應(yīng)立即查找。

2、定期巡檢直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣。不一定故障出現(xiàn)時(shí)再去查找排除。利用精度較高的查找裝置定期對(duì)各個(gè)直流回路進(jìn)行檢查，記下絕緣較差的直流回路，待氣候漸濕時(shí)，再重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。目前已有部分電廠和變電站采用此法，并已開始建立這種經(jīng)常性的工作（主要在500KV變電站和部分接地較多的30萬KW以上發(fā)電機(jī)組）。

3、按序查找，先信號(hào)回路，事故照明回路，再操作回路，控制回路，保護(hù)回路。先重點(diǎn)檢測(cè)絕緣情況較差的回路。

4、對(duì)環(huán)路供電的直流系統(tǒng)應(yīng)先斷開環(huán)路開關(guān)，如果客觀上已斷不開的環(huán)路（此類情況現(xiàn)場(chǎng)情況很多），應(yīng)對(duì)檢測(cè)到的接地故障回路（環(huán)路接地，表現(xiàn)出來一般都是兩個(gè)以上回路）其接地精度仔細(xì)分多樣，找出接地更嚴(yán)重的回路，繼續(xù)查找。

5、選用高精度的查找裝置，對(duì)接地告警比較嚴(yán)重的，大部分情況都并非一點(diǎn)接地，應(yīng)用精度較高的檢測(cè)裝置區(qū)分不同故障程度的回路，從接地故障嚴(yán)重的回路的入手。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

檢測(cè)zui大接地電阻：300kΩ，不斷電情況下查找發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)接地點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，信號(hào)接收器自帶電池，適用直流系統(tǒng)220V、110V、48V、24V。

產(chǎn)品簡(jiǎn)介

ZSPDF-1000直流接地故障測(cè)試儀是新一代產(chǎn)品。它能夠適用于任何電壓等級(jí)的直流系統(tǒng)，配備了高精度的檢測(cè)鉗表，通過對(duì)多種信號(hào)的高效處理大大提高了檢測(cè)范圍與抗*力；采用了優(yōu)秀的算法和*的模糊控制計(jì)算理論，將被檢測(cè)絕緣支路的優(yōu)勢(shì)程度以數(shù)值的形式表示出來，充分體現(xiàn)了人工智能的*性；對(duì)于接地點(diǎn)位置的斷定，它們更是擁有準(zhǔn)確的判斷力，每次檢測(cè)都能夠指出接地點(diǎn)位置及方向。
本裝置以系統(tǒng)安全為首要前提，按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的zui高要求，以可靠的低頻信號(hào)方式進(jìn)行檢測(cè)，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了大量的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)系統(tǒng)無任何影響。 
發(fā)電廠、變電站的直流系統(tǒng)為控制、保護(hù)、信號(hào)和自動(dòng)裝置提供電源，直流系統(tǒng)的安全連續(xù)運(yùn)行對(duì)保證發(fā)供電有著*的重要性。由于直流系統(tǒng)為浮空制的不接地系統(tǒng)，如果發(fā)生兩點(diǎn)接地，就可能引起上述裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)，從而造成重大事故。因此當(dāng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，就應(yīng)在保證直流系統(tǒng)正常供電的同時(shí)準(zhǔn)確迅速地探測(cè)出接地點(diǎn)，排除接地故障，從而避免兩點(diǎn)接地可能帶來的危害。 
本儀器用于在不斷電情況下查找發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)接地點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。各種類型的接地故障，均能迅速地查找出接地點(diǎn)，準(zhǔn)確率達(dá)到100％。  

產(chǎn)品別名

直流系統(tǒng)接地故障測(cè)試儀、直流接地故障測(cè)試儀、直流系統(tǒng)故障測(cè)試儀 

產(chǎn)品特點(diǎn)

1、使用簡(jiǎn)單，本儀器只需打開電源開關(guān)就可直接使用,無需別的按鍵操作 
2、安全可靠，本儀器無需停浮充電機(jī)及其它一切電源，對(duì)直流系統(tǒng)沒有任何影響 
3、適用電壓等級(jí)多，直流系統(tǒng)220V、110V、48V、24V都可以使用
4、適用范圍廣，任何類型電廠、變電站、煤礦、化工廠等供電部門都可使用
5、攜帶方便，信號(hào)接收器自帶電池，無需外接電源，可以隨身攜帶到任何地方查找接地點(diǎn)
6、直流系統(tǒng)不斷電查找接地點(diǎn)，不影響系統(tǒng)正常工作
7、抗*力強(qiáng)，克服了系統(tǒng)分布電容的影響
8、智能化充電管理，減少充電時(shí)間，延長(zhǎng)電池壽命
 

產(chǎn)品參數(shù)

1、信號(hào)發(fā)生器 
輸出信號(hào)頻率：2.5Hz
信號(hào)空載輸出電壓：±20V±5%
信號(hào)電壓幅值誤差：<5%
信號(hào)短路輸出電流：≤80mA
輸出口抗沖擊能力：400V直流沖擊
電源電壓：AC220V±10% 
電壓頻率：50Hz±5%
輸入保險(xiǎn)：200mA
zui大功率：3W
體積：300mm×270mm×200mm
2、信號(hào)接收器
信號(hào)電流檢測(cè)靈敏度：0.5mA
信號(hào)發(fā)生器阻抗：40KΩ
zui大輸出電流：2.5毫安
接收器顯示：數(shù)字0-19
體積：210mm×100mm×32mm
A鉗口尺寸：Φ50mm
B鉗口尺寸：Φ7mm×9mm 
3、整機(jī)
檢測(cè)zui大接地電阻：300kΩ
接地電阻測(cè)量精度：0-4.5KΩ 誤差≤0.5KΩ