基于差流檢測法的直流接地故障定位裝置

許磊+鄒園+張賢

摘要直流系統的安全可靠性直接關系著整個電力系統的穩定運行。直流接地故障是直流系統最常見的故障，接地可能造成控制回路和繼電保護裝置的誤動、拒動、燒壞繼電器接點和熔斷保險等，從而引發嚴重的事故。常規檢測接地方法有一定的限制性，現場作業人員在查找直流接地時感到困難重重而無從下手。本文介紹了一種新型的直流接地故障診斷定位系統，其通過差流檢測的方法，形成不平衡電橋，檢測出裝置的接地電阻，與直流的漏電傳感器相結合，從而實現接地點的查找工作。最后引入一些實例，介紹了該故障定位裝置在電力系統的應用情況。

關鍵詞分布式；直流系統；接地故障

直流系統是發電廠、變電站及通信基站中的一個重要組成部分，造成直流接地故障的主要原因是：電纜或各設備的絕緣發生老化、元件受潮、破損以及裝置電源板發生損壞。發電廠和變電站的直流系統大多采用110V或220V電源進行供電，正、負母線相對地浮空。在發生某一點接地故障時，因為沒有形成對地回路，直流系統仍能保持正常運行，接地故障不易察覺。但是，如果再增加一點或多點接地，將會造成繼電保護及控制裝置的誤動或拒動。

傳統查尋直流接地故障點是用“拉路尋找分段處理”的方法，即遵循先信號后操作部分、先室外后室內部分，對直流系統進行拉路尋找、分段處理，逐步確定哪條支路有接地故障，最終通過人工解析找出故障點方法。在短時拉回路電源時，可能因直流失電而引起一系列反應，比如繼電保護裝置或自動裝置由于抗干擾性能或故障判據的問題造成誤動跳閘，所以說采用拉合直流支路法檢測故障點所引發的危害是非常嚴重的。

1裝置原理

裝置原理簡介：本裝置采用了差流檢測原理，對任一支路而言，從電源正極流出的電流I+，流經本支路全部負載后，返回電源負極的電流I，當該支路沒有接地故障時，I+=I-，穿過傳感器的電流相等，傳感器無信號輸出。當發生接地電阻為Rd時，接地電流為Ir的接地故障時，I+=I-+Ir，流經傳感器的電流不相等，傳感器輸出一個反應該差值的信號（即為漏電流信號）。如圖1所示。

該裝置分別為接于n個負載上的相互獨立的直流接地指示器。直流接地指示器通過在線檢測該直流負載回路的漏電流（不平衡電流）大小，來實現對該負載是否有直流接地的情況進行判定。

在正常運行情況下，若沒有直流接地發生，通過直流接地指示器的漏電流為零或小于設定報警閾值，直流接地指示器將不會報警。當通過直流接地指示器供電的負載設備或者電路發生絕緣降低或直流接地的情況，則穿過該裝置的漏電流將大大超過報警閾值，此時接地指示器將以燈光閃爍和蜂鳴的方式進行警報。運行人員即可以根據直流指示器指定的位置很快發現故障點，避免對其他正常回路的停電查找。

該直流接地指示器，與電流互感器類似，該直流接地指示器只需套接于二次回路直流負載入口電源線路上即可實現對該回路直流接地的實時在線監視。

圖2所示為直流接地指示器接線示例。圖中為一段直流系統母線，它的兩條支路L1和L2接有各種各負載，這些負載可以是開關柜、保護屏以及其他控制和通訊系統的任意直流用電設備。各個指示器之間彼此獨立運行，可以根據負載的數量進行相應的配置。

2裝置應用與優點

本裝置可廣泛應用于電力系統變電站、火發電廠、水電站以及煤礦、鋼鐵、冶金、化工等工礦企業的供、配、用電系統。

適用于220V、110V直流電源供電系統，通信設備48V、36V直流電源供電系統。

采用此裝置的優點在于：

1）靈敏度高。此接地指示器檢測靈敏度可到0.1mA，較之手持式鉗形漏電流查找方式更準確，能發現高阻接地和絕緣下降情況。

2）接地點查找迅速。由于對接地元件已有指示，所以不需要再逐一回路查找，大大減少了故障查找時間。

3）安裝方便且快捷。通過2根跨接線進行過渡，就可以不停電的快速安裝本指示器，對二次設備和回路無任何影響。

4）通過與通信設備相連還可將指示器的數據傳到集控中心的服務器上，可以遠程在線監視多個變電站直流系統的絕緣狀況和直流接地情況，為直流系統的狀態維修和故障處理提供依據。

現場應用實例如圖3所示。

3結論

該基于差流檢測法的分布式直流接地故障定位系統具有組態靈活、可靠性高等眾多優點。其采用分布式的布局，能很好地解決了集中式絕緣在線監測系統所存在的局限性，特別適合于監測范圍較大，且分支回路相對較多的情況。該分布式直流接地故障定位系統具有靈敏度高、接地點可以快速查找等優點，裝置小巧并且安裝快捷簡單，可以通過其他通信設備實現遠程的監控與管理，未來可廣泛應用于電力系統的二次設備直流接地故障診斷中。