關于直流系統接地的故障查找

胡迎春

引言：直流系統是二次系統的重要核心組成，直流系統的運行對整個電力系統的安全和穩定起著關鍵作用。目前二次系統中直流系統主要包括充電設備，蓄電設備及其附屬設備，功能是為了二次系統內的安全裝置和控制裝置提供負載輸入。直流系統的故障會導致系統用電保護設備停止工作，讓用電設備處于危險運行的狀態。直流系統故障中接地故障十分常見，及時處理接地故障對于系統安全運行是十分重要的。

一、直流系統的簡要介紹

直流系統多應用與發電廠，變電站和直流電用戶，主要功能是為保護裝置，應急電源設備和系統控制裝置提供直流電源。直流系統可以看作是一個單獨的電源設備，電機和系統輸入電源不會對運行狀態產生影響，蓄電池在交流電輸入時還能夠向外實現直流電源輸出。

直流系統主要有以下幾個模塊組成：

1.整流模塊。直流系統中的整流模塊負責把交流電源輸入正流程直流電源，主要參數是通過的電流大小，使用要根據標量電流大小設計。該模塊的自我保護能力較強，對于輸入電壓和輸出電壓有很好的短路保護作用。

2.監控模塊。直流系統各個單元的運行和蓄電池的長期管理都需要監控模塊。監控模塊可以智能獲得直流系統的多項運行參數，并且能夠對其他各個模塊實現檢測，通過運行數據實現整個直流系統的工作控制。由于監控模塊智能化，自動檢測和監控能夠保證直流系統工作可靠性和安全性。

3.蓄電池巡檢模塊。該模塊能夠對蓄電池的電壓進行循環檢測。實時監測每個蓄電池單元的電壓等數據，電壓在超過正常工作范圍是能夠提供準確的提示。

4.降壓模塊。降壓模塊是直流系統中的穩壓裝置，電源輸入端先通過該模塊，調節電壓到使用標準范圍，再向用電負載提供電源輸出。

二、直流系統接地的簡要介紹

1.直流系統接地。直流電源提供的直流電是存在正負極的，與交流電的使用形式不同，所以在接地保護過程中也有不同。普通交流電源用電設備的接地，是將設備外殼與地面連接，在連接介質阻抗很低的情況下，能夠實現良好的接地保護。直流系統的使用也需要適當的接地保護，但不是傳統的將用電器與地面連接，而是通過中性點的設置進行擬接地保護。所謂的接地故障也就是指中性點與地面之間的電阻水平降低到標定值以下，直流系統的接地故障一般是由絕緣失效引起的。電路設備和組成部件的老化程度，在雨天或空氣濕度過大時會發生絕緣失效，從而引起接地故障，但空氣濕度回復正常水平后，絕緣效果回復，接地故障也會消失。還有就是因為施工問題，線路中的連接松動，回路電纜與設備金屬外殼接觸，也會出現接地故障。

2.接地故障的原因。人為因素比如施工人員在回路帶電時，電纜的帶電線路與屏蔽層接觸與地面接觸，這樣的問題比較容易發現，如果是電纜帶電線路受損后通過環境條件發生接地故障。自然因素一般是因為電纜質量和設備老化，氣候影響電路絕緣性能，都會發生直流接地。變壓器老化后產生漏水，絕緣失效后引發的直流系統接地也是時有出現。同樣的設備端子絕緣失效，線圈燒斷絕緣失效等自然因素，都會直接導致直流接地。

3.直流系統接地的影響。直流系統在發生接地故障時，會發生保護性平凡跳閘，不能穩定的供電。在系統一點鏈接式的危害較小，電纜中會出現電容分步現象，電容正負極電量積累過多擊穿絕緣層產生放電，會對電纜內的電流產生干擾，但系統能夠正常運作。如果電纜電流干擾過強，保護模塊會錯誤的對電路啟動保護措施，所以說這個電容積累將會大大增加保護模塊錯誤斷電的幾率。

另外，直流電源的正負極中，負極端一般與跳閘保護線圈裝置連接，直流系統接地故障時，電源正極發生接地，在于地面形成的閉合回路中短路裝置會被錯誤觸發，跳閘線圈裝置就會執行跳閘動作。電源負極接地時，跳閘保護線圈不能正常工作，需要跳閘保護時動作失效，而該跳閘動作會到其他短路保護器中產生動作，很容易造成用電設備的損壞，嚴重時會發生系統大面積斷電，直流系統停止工作。

三、直流系統接地故障的查找方法

1.計算機絕緣查找法。目前實際應用中的直流系統，都有計算機絕緣檢查模塊，該模塊能夠對直流系統的工作狀態實行實時動態監控，通過特定的線路模塊，可以直接檢測直流系統正負極之間的絕緣信息，各個對外供電的節點絕緣信息也能夠實時更新。一般使用互感線圈，直流電在通過互感線圈時產生方向相反，電量相同的感生電流，直流電流和感生電流在線圈中產生的電生磁場在空間中得到抵消，在這樣的結構中加入信號發生器，能夠向電流輸入方向傳送小幅度交變電流作為信號，能夠反映出直流系統中正負極絕緣節點的電阻情況，通過電容分布情況，去其交變向量和，電阻分量在傳送到計算機檢測模塊中進行計算，銅鼓電路信號可以得到實時的絕緣數據。直流系統中的絕緣監控裝置，能夠在不影響整個工作環境的情況下進行采樣與計算，但因為其用到互感線圈，所以要注意平衡電阻等相關數據的合理性。

2.回路檢測法。短時間依次斷開直流電源與各負載之間的直流電路，如果在斷開某一路直流電路時接地故障消除，也就是說接地故障發生在該條直流電路或該電路連接的負載設備上，循環使用該方法可以進一步找到發生故障的詳細位置以及詳細負載。該方法因為要短時間切斷部分電路，無法滿足某些設備直流電源穩定供電的需求。在針對這樣的重要負載設備時，要做好電路調整工作，將待檢測負載設備臨時接入備用電源，需要做好備用電源的準備工作。該方法是在直流系統絕緣檢測模塊失效時使用，也可以結合線選模塊共同使用。

3.直流儀查找法。直流儀的使用原理與絕緣檢測模塊的工作方式類似，通過儀器對正負極電壓進行采樣，判斷電阻值是否正常。直流儀能夠通過對正負極的輸出信息進行判斷，不需要像絕緣檢測模塊在系統中傳輸信號。正極接地時會在正極與地面回路中產生弱電信號，同理在負極接地時會在負極與地面回路中產生弱電信號。針對單點接地故障的查找，只需要對預測節點兩端的正負極電壓進行采樣，通過電壓波形變化來判斷該節點是否有接地故障。多于系統多點接地故障的查找，則按照電阻大小排出，電阻值小的部分出現波形大幅度變化，則排出接地較強。如果接地電阻的波形相差不大，則兩點應當同時處理。

總而言之，隨著電力配套設備技術的發展，智能化的直流系統被越來越多的使用著，集中化的管理模式對于接地故障查找有了更高的要求，在工作中要注意系統運行狀態的監控，多檢查勤維護，做好基礎方法工作，從而保護整個用電網絡的安全平穩運行。

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