關(guān)于直流系統(tǒng)接地故障問(wèn)題的探討

引言：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、變電站站用電以及系統(tǒng)運(yùn)行方式改變的影響，為電力系統(tǒng)的控制回路、信號(hào)回路、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、斷路器操作及事故照明等提供可靠穩(wěn)定的不間斷電源。由于直流電源在二次系統(tǒng)所處的重要地位， 直流系統(tǒng)的接地成為電力系統(tǒng)更大故障的事故隱患。本文論述了直流接地的概念、危害及處理方法。

一、直流系統(tǒng)接地的概念

（一）什么叫直流系統(tǒng)？由于直流電源為帶極性的電源，即電源正極和電源負(fù)極。交流電源是無(wú)極性電源，電力系統(tǒng)交流電源有一個(gè)真正的“地”，這個(gè)地也是電力系統(tǒng)安全的一個(gè)重要概念。為了系統(tǒng)安全，變電站、發(fā)電廠所有設(shè)備的外殼都會(huì)牢牢的接在這個(gè)“地”，而且希望其阻抗越小越好。直流電源的“地”對(duì)直流電路來(lái)講僅僅是個(gè)中性點(diǎn)的概念，這個(gè)地與交流的“大地”是截然不同的。如果直流電源系統(tǒng)正極或負(fù)極對(duì)地的絕緣阻值降低至某一整定值，或者低于某一規(guī)定值，這時(shí)我們稱該直流系統(tǒng)有正接地故障或負(fù)接地故障。

（二）直流系統(tǒng)接地原因。發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)所接設(shè)備多、回路復(fù)雜，在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)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(wèn)題等等，而不可避免的發(fā)生直流系統(tǒng)絕緣降低而引起直流接地。特別在發(fā)電廠、變電站建設(shè)施工中或擴(kuò)建過(guò)程中，由于施工及安裝的種種問(wèn)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。

（三）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(lái)有以下幾種：按接地極性分為正接地和負(fù)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)路接地和絕緣降低接地。

二、直流系統(tǒng)接地的危害

（一）正接地可能導(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)兩點(diǎn)發(fā)生接地時(shí)可能導(dǎo)致斷路的跳閘。（二）負(fù)接地可能導(dǎo)致斷路器的拒跳閘：由于斷路器跳閘線圈均接負(fù)極電源，故當(dāng)兩點(diǎn)發(fā)生接地時(shí)可能將中間繼電器短接，此時(shí)如果系統(tǒng)發(fā)生事故，保護(hù)動(dòng)作，由于中間繼電器被短接，不動(dòng)作，斷路器不會(huì)跳開(kāi)，產(chǎn)生拒動(dòng)，使事故越級(jí)跳閘。

三、如何查找、排除直流系統(tǒng)接地故障？

排除直流接地故障。首先要找到接地的位置，這就是我們常說(shuō)的接地故障定位。直流接地大多數(shù)情況不是一個(gè)點(diǎn)，可能是多個(gè)點(diǎn)，或者是一個(gè)片，真正通過(guò)一個(gè)金屬點(diǎn)接地的情況是比較少見(jiàn)的。更多的會(huì)由于空氣潮濕，塵土粘貼，電纜破損，或設(shè)備某部分的絕緣降低，或外界其它不明因素所造成。大量的接地故障并不穩(wěn)定，隨著環(huán)境變化而變化。因此在現(xiàn)場(chǎng)查找直流接地是一個(gè)較為復(fù)雜的問(wèn)題。

四、查找直流系統(tǒng)接地故障的深層次分析

（一）關(guān)于分布電容的討論。我們知道電容的特性是對(duì)直流呈現(xiàn)開(kāi)路，對(duì)交流呈現(xiàn)一定阻抗特性的回路，其阻抗的計(jì)算公式Zc=1/2πfC其中f為交流信號(hào)頻率，C為電容量，C越大，該電容呈現(xiàn)的容抗就越小，頻率越高，該電容呈現(xiàn)的容抗也越小。

（二）對(duì)直流系統(tǒng)接地故障的定義標(biāo)準(zhǔn)的討論。上面說(shuō)過(guò)直流接地是指直流系統(tǒng)正或負(fù)極對(duì)地絕緣阻抗值降低到某個(gè)規(guī)定值或某個(gè)設(shè)定值時(shí)，我們稱直流系統(tǒng)發(fā)生了接地故障。電力系統(tǒng)對(duì)直流系統(tǒng)的接地故障目前尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)廠站按各自的要求將接地故障報(bào)警值按對(duì)地電壓不平衡情況定義。

直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)普遍采用平衡電橋方式來(lái)判定對(duì)地絕緣，即為正或負(fù)對(duì)地絕緣降低時(shí)，平衡電橋失去平衡，絕緣監(jiān)測(cè)指示上正對(duì)地或負(fù)對(duì)地電壓會(huì)升高或降低。由于平衡電橋回路選用的電阻目前尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。各直流屏生產(chǎn)廠家均有不同的平衡電橋電阻取值，就現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，平衡電橋的電阻取值從1K—36K不等，這樣僅僅用對(duì)地電壓的變化來(lái)說(shuō)明接地故障的程度，顯然不是十分準(zhǔn)確的。直流系統(tǒng)對(duì)地的絕緣情況，準(zhǔn)確的說(shuō)，應(yīng)該用阻抗來(lái)衡量。

（三）關(guān)于多點(diǎn)接地及閉合環(huán)路接地，正負(fù)同時(shí)接地的討論。多點(diǎn)接地、環(huán)路接地、正負(fù)同時(shí)接地是查找直流系統(tǒng)接地故障的難點(diǎn)。這類接地故障對(duì)系統(tǒng)危害更大。“拉回路”是難以拉出接地回路的。目前應(yīng)用中直流接地選線裝置還是便攜式查找接地裝置，絕大部分都無(wú)力處理以上的接地。因?yàn)榇祟惤拥毓收陷^為復(fù)雜，要求檢測(cè)設(shè)備具有相當(dāng)高的精度，抗分布電容指標(biāo)較高，否則就會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)，使檢測(cè)無(wú)法進(jìn)行。環(huán)路接地檢測(cè)時(shí)，要能精確區(qū)分接地環(huán)路的不同位置接地程度的差異，經(jīng)分析比較，逐步逼近真正的接地故障點(diǎn)。同樣多點(diǎn)接地，無(wú)論是處于同一回路，還是分處于不同回路，在主回路上還能判別，往下查找已查不出接地支路或分支路，檢測(cè)設(shè)備的精度顯然不夠。如果檢測(cè)設(shè)備的抗分布電容干擾指標(biāo)不夠，還可能會(huì)出現(xiàn)更多誤報(bào)。正負(fù)同時(shí)接地，目前大部分直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)，已不能有效的報(bào)告接地故障，平衡電橋方式判定出的，僅僅是正接地故障和負(fù)接地故障，同時(shí)接地時(shí)對(duì)地絕緣的差值。因此，定期巡檢直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣，對(duì)運(yùn)行安全要求較高的發(fā)電廠、變電站已十分必要。

五、如何正確選擇直流接地故障查找裝置

從上面分布電容產(chǎn)生的對(duì)地容抗經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，選擇直流接地故障查找裝置，一定要嚴(yán)格掌握兩個(gè)重要指標(biāo)，其一是裝置抗分布電容干擾。要求其抗分布電容干擾，對(duì)地分布電容系統(tǒng)總值應(yīng)大于或等于80MF，回路的對(duì)地分布電容系統(tǒng)值應(yīng)大于或等于8MF；其二是檢測(cè)接地故障的對(duì)地阻抗值應(yīng)大于或等于40KΩ。達(dá)不到上述兩個(gè)指標(biāo)的直流接地故障查找地裝置，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，對(duì)大部分的直流系統(tǒng)接地故障往往檢測(cè)不出，更不用說(shuō)用作定期巡檢裝置。

六、查找直流接地故障的技巧

（一）及時(shí)查找。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。（二）定期巡檢。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)。（三）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。（四）對(duì)環(huán)路供電的直流系統(tǒng)應(yīng)先斷開(kāi)環(huán)路開(kāi)關(guān)，如果客觀上已斷不開(kāi)的環(huán)路，應(yīng)對(duì)檢測(cè)到的接地故障回路其接地精度仔細(xì)分析，找出接地更嚴(yán)重的回路，繼續(xù)查找。（五）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。

七、結(jié)束語(yǔ)

本文論述了直流接地的危害、檢測(cè)裝置的選用、故障排除方法及技巧。特別是對(duì)檢測(cè)裝置沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，大部分是生產(chǎn)企業(yè)自定，有的重要參數(shù)沒(méi)有標(biāo)注。此類問(wèn)題期待解決。