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(yè)局，浙江 金華 321001）

1 概述

直流系統(tǒng)是發(fā)電廠、變電站安全運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員最難的維護(hù)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(tǒng)正、負(fù)極對(duì)地存在分布電容，直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地有可能造成保護(hù)誤動(dòng)。目前國(guó)內(nèi)一點(diǎn)接地引起保護(hù)誤動(dòng)的案例已不在少數(shù)，也越來(lái)越受到重視。

1.2 在直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地后，有可能在另一個(gè)地方發(fā)生第二點(diǎn)接地時(shí)，將造成繼電保護(hù)或自動(dòng)裝置或操作回路（以下統(tǒng)稱“繼電保護(hù)”）誤動(dòng)作，降低了運(yùn)行設(shè)備的可靠性，增加了維護(hù)人員的心理壓力。

由于二次回路復(fù)雜和寄生回路的存在，在采用拉刀閘、斷保險(xiǎn)、解端子來(lái)查找接地點(diǎn)的過(guò)程中，繼電保護(hù)誤動(dòng)作情況時(shí)有發(fā)生。另外，如果此時(shí)電力系統(tǒng)故障，由于失電，繼電保護(hù)將拒動(dòng)，擴(kuò)大事故。

原電力部針對(duì)某廠在斷電查找直流接地過(guò)程中，由于發(fā)電機(jī)短路，保護(hù)失電拒動(dòng)造成燒壞機(jī)組和變壓器一事，頒布了繼電保護(hù)反事故措施，規(guī)定不準(zhǔn)拉刀閘、斷保險(xiǎn)。

此情況下維護(hù)人員在不斷電的情況下要在成千上萬(wàn)條回路中及時(shí)快速的找到并處理接地點(diǎn)就得需要便攜式接地故障查找設(shè)備（以下統(tǒng)稱“便攜式設(shè)備”）的幫助。

使用便攜式設(shè)備查找直流系統(tǒng)接地不需要停電，直接將設(shè)備接入運(yùn)行的系統(tǒng)，設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)有接地后，在接地回路加入一個(gè)接地信號(hào)，然后使用專門配備的手持式支路檢測(cè)設(shè)備和移動(dòng)式鉗型互感器，找到各接地點(diǎn)的具體位置。查找接地快捷、使用簡(jiǎn)單，大大縮短了接地故障查找的時(shí)間。

俗話說(shuō)“工欲善其事，必先利其器”有一臺(tái)好的便攜式設(shè)備，又能好好利用它，那確實(shí)是運(yùn)行維護(hù)部門的一個(gè)好幫手。

2 接地查找設(shè)備的工作原理

現(xiàn)有的便攜式設(shè)備工作方式基本一致，將便攜式設(shè)備的信號(hào)源接入直流系統(tǒng)，設(shè)備先檢測(cè)系統(tǒng)正負(fù)極對(duì)地絕緣情況，若直流系統(tǒng)有接地，則在接地回路加入一個(gè)接地信號(hào)（如圖1所示），再使用專門配備的手持式支路檢測(cè)設(shè)備和移動(dòng)式鉗型互感器，逐個(gè)回路的去查找該接地信號(hào)，鉗型互感器卡上每個(gè)支路，手持設(shè)備上都會(huì)顯示該支路的接地狀況（如波形或阻值），使用人員可以根據(jù)顯示情況判斷該支路是否存在接地。有些設(shè)備還可以支路有接地時(shí)直接報(bào)出該支路的接地狀況及阻值。

圖1 便攜式設(shè)備接地信號(hào)的形成

目前在供電局或者電廠使用的便攜式設(shè)備有很多種，而不同的設(shè)備生產(chǎn)廠家，信號(hào)處理的方式不一樣。根據(jù)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(shè)備的信號(hào)產(chǎn)生的原理（如圖2所示），當(dāng)正極有接地時(shí)K1有規(guī)律的開合，在R1、R3構(gòu)成的接地回路中，由于K1有規(guī)律的開合而產(chǎn)生一個(gè)方波電流（如圖3所示），負(fù)極接地時(shí)則K2有規(guī)律的開合，在R2、R4構(gòu)成的接地回路中，產(chǎn)生一個(gè)方波電流。信號(hào)電流方向跟負(fù)荷電流方向一致。

圖2 方波電流產(chǎn)生的原理圖

圖3 方波電流波形圖

正弦波電流型設(shè)備信號(hào)產(chǎn)生的原理（如圖4所示），當(dāng)正極有接地時(shí)，接地信號(hào)（如圖5所示）通過(guò)電容耦合到R3與信號(hào)源S構(gòu)成的回路；當(dāng)負(fù)極有接地時(shí)，接地信號(hào)通過(guò)電容耦合到R4與信號(hào)源S構(gòu)成的回路；當(dāng)系統(tǒng)有兩極接地時(shí)，接地信號(hào)通過(guò)分別電容耦合到R3與信號(hào)源S、R4與信號(hào)源S構(gòu)成的兩個(gè)回路，信號(hào)方向均是電源側(cè)指向接地點(diǎn)，因此兩個(gè)接地信號(hào)之間不存在沖突。

圖4 正弦波電流產(chǎn)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(shè)備的接線很簡(jiǎn)單（如圖6所示），設(shè)備的正極接控制母線的正極、負(fù)極接控制母線的負(fù)極，黃色地線接地。檢測(cè)時(shí)最好接在蓄電池組到母線的熔絲上，便于區(qū)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(dāng)設(shè)備檢測(cè)出系統(tǒng)有接地，使用人員便可使用將移動(dòng)式鉗型互感器插在手持式支路檢測(cè)設(shè)備上，打開手持設(shè)備，接收信號(hào)，按提示調(diào)整手持設(shè)備，再開始查找接地，如果在檢測(cè)某個(gè)支路（如圖7所示）若在7點(diǎn)檢測(cè)有接地，8點(diǎn)檢測(cè)沒有，則接地點(diǎn)就在7和8之間。

手持式支路檢測(cè)設(shè)備跟進(jìn)行信號(hào)源通訊后，只要手持式支路檢測(cè)設(shè)備不關(guān)機(jī)便可以一直使用，不需重新接收信號(hào)，無(wú)論室內(nèi)室外均可檢測(cè)支路，在同一直流系統(tǒng)內(nèi)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(tǒng)回路數(shù)量多、分布廣，有些運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的系統(tǒng)更是復(fù)雜。因此查找直流接地需要有清晰的步驟，逐步進(jìn)行（如圖7中標(biāo)明的數(shù)字所示）。

5.1 將便攜式設(shè)備的信號(hào)源接入直流系統(tǒng)，接線方式按照設(shè)備的使用說(shuō)明進(jìn)行。

5.2 手持式支路檢測(cè)設(shè)備接收信號(hào)后，用移動(dòng)式的鉗型互感器卡便攜式設(shè)備的地線（圖7中1）校驗(yàn)設(shè)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(hào)電流，一般不需要檢測(cè)。

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

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(cè)幾個(gè)回路乃至十幾個(gè)回路，有接地信號(hào)時(shí)，再分開檢測(cè)，以達(dá)到快速檢測(cè)的目的。

5.5 如果有多個(gè)回路有接地信號(hào)，則先接地最嚴(yán)重的回路，再次之。

5.6 有接地信號(hào)的回路則到其下一級(jí)的空開去檢測(cè)，接地信號(hào)還存在則詳細(xì)檢測(cè)其所有支路，找出有接地信號(hào)的支路再往下級(jí)空開走，如果下級(jí)空開沒有接地信號(hào)，則說(shuō)明接地就有與沒有的兩級(jí)空開之間，再詳細(xì)檢測(cè)有接地信號(hào)空開下的負(fù)荷就可以找出接地點(diǎn)。若兩級(jí)空開之間沒有負(fù)荷，則是該電纜接地。

6 注意事項(xiàng)

在使用便攜式設(shè)備查找直流接地的過(guò)程中，有很多：①查找和處理直流接地必須由兩人同時(shí)進(jìn)行，處理時(shí)不得造成直流短路和另一點(diǎn)接地。②檢測(cè)時(shí)信號(hào)源的接線必須嚴(yán)格按照儀器的使用說(shuō)明操作，否則儀器有可能造成工作不正常，甚至?xí)龤гO(shè)備。③每次檢測(cè)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(shè)備，每次檢測(cè)需保持其靜止波動(dòng)；否則會(huì)有干擾。⑤查找多點(diǎn)接地時(shí)，每解除一個(gè)接地點(diǎn)，需將信號(hào)源重啟一次，手持設(shè)備也需重新接收信號(hào)。

結(jié)語(yǔ)

便攜式設(shè)備主要采用微機(jī)技術(shù)，一直以來(lái)均直流系統(tǒng)運(yùn)行的安全為首要前提，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，以可靠的超低頻信號(hào)方式進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)接地點(diǎn)產(chǎn)生的超低頻信號(hào)電流大小判斷回路絕緣情況，具有檢測(cè)速度快、靈敏度高、操作簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、故障定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多年的推廣應(yīng)用該設(shè)備軟件硬件等方面的技術(shù)，已有很大的提升。檢測(cè)信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的影響越來(lái)越小，查找的速度則越來(lái)越快。

便攜式設(shè)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(tǒng)多點(diǎn)接地時(shí)，均可以準(zhǔn)確地測(cè)試出各支路的故障情況，為接地故障的查找節(jié)省大量的時(shí)間便于現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)維護(hù)處理。

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