直流系統接地選線的方法

李炎勝

（珠海供電局變電管理所，廣東 珠海 519100）

0 引 言

直流系統在變電站中為控制信號繼電保護自動裝置和事故照明等提供可靠直流電源。直流系統采用的是雙極對地絕緣運行方式，當發生正極接地時，由于電磁操作機構跳閘線圈通常接于負極電源，若回路發生接地或絕緣不良，會引起保護誤動；當發生負極接地時，如果回路有一點接地，就容易造成跳閘或合閘回路短路，使繼電保護拒動或斷路器拒動或熔斷器熔斷。因此，直流系統不允許一極長時間接地運行。

以往拉路法查找直流接地的方法，根據接地信號是否消失來判斷故障范圍，并隔離故障元件。拉路法更容易對裝置造成沖擊，以致裝置誤發信號，且存在危險性。隨著繼電保護及自動裝置微機化，使用在線式接地自動選線裝置進行查找接地成為一種普遍方法。

1 直流接地選線一般原理及技術難點

選線裝置一般是通過在支路上檢測直流對地所漏電流進行濾波放大處理來顯示接地支路，如圖1所示。直流系統雙極對地絕緣運行，是按照國家DC/T724-2000標準確定的。其中，220 V直流系統對地電阻必須大于25 kΩ，110 V直流系統對地電阻必須大于7 kΩ。如果電橋電阻為50 kΩ，漏電流大約在幾毫安范圍內，漏電流檢測難度較大[1]。此外，隨著直流系統網絡的不斷增大，對地電容分布也不斷增大，再加上多而復雜的干擾源對接地選線裝置工況的影響，對接地選線裝置的要求將更高。

2 接地選線方法的分析

2.1 疊加低頻信號法

疊加低頻信號法的電路如圖2所示。

圖1 接地選線原理圖

圖2 疊加低頻信號法圖

母線采集電壓信號元件取出正極對地電壓和負極對地電壓，A/D轉換后顯示正極對地電壓及電阻，負極對地電壓及電阻，越過定值告警。

支路檢查用極低頻信號源（小于9 Hz），饋入直流系統與地之間，用小型電流互感器（TA），同時穿套在各支路的出線上。由于通過互感器直流電流大小相等，方向相反，產生的磁場相互抵銷，互感器不反映直流電流部分的信號。注入在正負母線上交流信號幅值相等，方向相同，在互感器二次側輸出電流正比于通過正、負極對地電阻和電容的電流的相量和，設發送信號頻率為f，有效電壓為u，接地電阻為Rg，分布電容為C，則流過Rg的電流為：IR=U/Rg，而流過分布電容上的容性電流為：Ic=U/（1/2πfc）=2πfcu，將電阻性電流和電容性電流分開，取電阻性電流分量，經A/D轉換器送至微機進行數據處理，顯示支路號和對應的對地電阻值。

2.2 相位差偏磁調制法

相位差偏磁調制法的電路如圖3所示。

圖3 相位差偏磁調制法圖

交變對稱電流源激勵的鐵芯中，若同時存在恒定直流磁場，鐵芯中交變磁通的對稱性就會被破壞，磁通波形的正負半波將發生變化，相應繞組輸出的電壓正負半波將發生相對位移，正負半波相位變化量大小和方向可以反映直流偏置電流的大小和方向，利用這一特性測量直流漏電流[2]。

正常情況下，直流正極、負極電流相等，方向相反，鐵芯產生磁通相互抵消，對三角波無調制作用，輸出三角波不產生位移，波形對稱（Δt=0），當發生接地時，正負極電流不等，鐵芯產生直流磁場，輸出三角波產生位移，通過檢測Δt，計算出電流I（漏電流大小），從而進行選線。

2.3 霍爾元件構成直流CT法

霍爾元件構成直流CT法如圖4和圖5所示。

圖4 霍爾傳感器

圖5 霍爾元件構成直流CT法圖

半導體霍爾元件薄片通以電流I，在垂直方向施加磁場強度為B，那么半導體的另兩側會產生電動勢，稱為霍爾電壓，UH=KHIB，KH為霍爾靈敏度。

利用霍爾元件鑲嵌在高導磁率聚磁器環的截面上，組成一個直流傳感器來測量支路接地漏電流。實際上就是一個靈敏度很高的直流鉗型電流表，儀表反映的是正負電流產生的磁場差。

正常時正負極電流相同，磁環磁通為零，霍爾電壓UH為零，當一極接地或絕緣不良時會有漏電流產生，磁環內的磁通不為零，產生霍爾電壓UH，把UH進行A/D變換后送去微機處理，計算出漏電流大小，顯示支路的接地電阻及相應支路數。

2.4 三種方法的比較

三種方法各有優缺點，具體如表1所示。

表1 三中接地選線方法對比表

3 對直流接地選線裝置運行維護及選型的建議

（1）根據變電站直流系統規模特點，選擇選線方法合適的接地選線裝置.

（2）安裝調試時，必須在支路的首端、中端及末端進行不同電阻的接地試驗。

（3）對低頻信號注入法接地選線裝置，還要直流支路在不同對地電容值下，檢測裝置對電阻性電流及電容性電流的分辨能力；或選用有雙頻信號發生器接地選線裝置。

（4）支路編號必須準確，顯示一致，否則無法進行準確查找。

（5）定期進行人工巡檢試驗，每年要進行一次全面接地檢測預試。

（6）由于技術上的局限性，不要過度依賴接地選線裝置，還須結合傳統的查找接地方法加以判斷，以提高查找準確性和效率。

4 結 論

查找直流接地一直是變電運行難以解決的難題，到目前為止還未有較完善、準確及可靠的檢測裝置。本文分析了3種較有效的接地選線方法，以期為相關人員提供參考。