直流系统接地故障处理方法探讨

直流系统接地故障处理方法探讨

王欣，李聪，李超

（国家能源集团大港电厂，天津 300272）

摘要：直流电源在二次系统所处的重要地位，直流系统自身的可靠及安全直接影响到整个系统的安全，尽管直流电源十分稳定可靠，但实际应用中，由于电力系统应用直流电源的特殊性，特别是控制回路和保护回路的应用，使直流系统的故障成为电力系统更大故障的事故隐患，这就是我们常说的直流系统接地故障危害。本文讨论了直流系统接地及故障查明和处理的方法。

关键词：直流系统；选线；接地；故障

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）11（下）-0222-02

1 直流系统接地概述 1.1 直流系统接地

直流电源为带极性的电源，为电源正极和电源负极。直流电源的“地”对直流电路来讲仅仅是个中性点的概念。如果直流电源系统正极或负极对地间的绝缘电阻值降低至某一整定值，这时我们称该直流系统有正接地故障或负接地故障。发电厂、变电站直流系统所接设备多、回路复杂，在长期运行过程中会由于环境的改变、气候的变化、电缆以及接头的老化、设备本身的问题等，而不可避免地发生直流系统接地。1.2 直流系统接地的危害

（1）接地分类。按接地极性分为正接地和负接地，按接地种类可分为直接接地和间接接地。

（2）接地危害。一点接地时，不会产生短路电流可以继续运行，但要及时查找，避免两点接地。正接地可能导致断路器误动。负接地可能导致断路器的拒动。2 怎样查找、排除直流系统接地故障 

排除直流接地故障。首先确定是正极接地还是负极接地，通过组织判断是直接接地还是间接接地，在要找到接地的位置。直流接地真正通过一个金属点去接地的情况是比较少见的，如果发生一般可以考虑二次回路上有人工作，大多是由于降雨、电缆破损或设备某部分的绝缘降低造成。主要有以下几种方法。2.1 拉回路法

一般先从信号回路、照明回路，再操作回路、保护回路等。具体步骤如下：首先，通过拉闸断开馈线支路电源，如果接地故障消失，说明该支路发生了接地故障；断电时间不应超过3秒。其次，将接地故障支路分段解开端子，对每段利用机组高厂变带电从而供电至机组自用电的另一段。5 结语

为适应“无人值班、少人值守”要求，提升电站运行安全性，保证在极端情况下黑启动成功，梨园电站在目前的设备条件下，经过一些适应性改造，是可以实现“一键黑启动”功能的。主要的适应性改造一是要解决励磁系统远方柔性启励建压的问题，二是要解决“一键黑启动”过程中机组启动

馈线摇绝缘，找出接地故障位置。最后，排除接地故障并恢复该接地支路的供电。如果系统还存在接地故障，则重复上述过程，查找其他接地故障点。

拉闸查找接地故障存在以下缺陷与隐患：有的接地找不出来；引起保护拒动；引起保护误动。2.2 直流接地选线装置监测法

直流系统接地监测作为系统正常运行的保证，日益受到厂家及用户的重视。各类接地选线装置也层出不穷。该装置的优点是能在线监测，一直在线监测，随时报告直流系统接地故障，显示出接地回路编号及接地阻值。缺点是只能监测直流回路接地的具体接地回路或支路，但无法确定具体的接地点。

单极接地选线工作原理：将直流系统正负极对地压V+、V-稳定在50%×母线电压。当正负极对地段偏离50%×母线电压时，说明存在绝缘下降，绝缘电阻下降至设定的门槛值时，即发生了接地故障；绝缘下降或接地故障发生在对地电压绝对值变小的那一极。测量对地电压的变化，可以计算出单极电阻性接地故障的电阻值大小（图1中R1为平衡桥电阻）。

图1 单极接地选线装置原理图

后自用电可能失电的问题。

参考文献：

[1]唐斯庆,张弥,李建设,吴小辰,蒋琨,舒双焰.海南电网“9·26\"大面积停电事故的分析与总结[J].电力系统自动化,2006(01):1-7+16.[2]中国南方电网黑启动及主网架重建调度实施方案,2018版.[3]水电站黑启动技术规范征求意见稿.

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两极接地选线工作原理：为了检测2极接地故障，绝缘监测装置还配置了2个切换桥电阻R2。图2中切换桥电阻R2通过开关K1、K2控制，交替投入正负极电阻R2，所以称之为切换桥。合上K1时，K2断开，在直流系统正极投入电阻R2，正极对地电压降低，负极对地电压上升；反之合上K2时，K1断开，在直流系统负极投入电阻R2，此时，负极对地电压降低，正极对地电压上升。在投入切换桥过程中，根据对地电压的变化量，即可判断直流系统是否存在2极接地故障。

图2 双极接地选线装置原理图

目前直流接地检测装置可以检测：单极一点接地，单极多点接地，两极同支路同阻值接地，两极同支路不同阻值接地，两极不同支路同阻值接地，两极不同支路不同阻值接地以及交流接地。

2.3 便携式直流接地故障定位装置故障定位法

绝缘问题检查非比一般故障检查，查找排除比较困难，必要时需停电配合检查，必须确认保护是否允许直流失电，超过3秒的失电要提前跟运行人员报备，做好事故预案，因此便携式直流接地故障定位装置故障定位法出现。特点是无须断开直流回路电源,避免“拉回路”的方法,提高了排查直流接地故障的安全性。许多单位在装设绝缘监察装置的基础上，辅助运用该装置，将接地故障定位到具体的点。3 查找直流接地故障的技巧3.1 及时查找

因直流接地故障十分不稳定，常常随环境等外界条件变化，系统发生接地时应报告值班调度员，迅速寻找接地点。在寻找接地点之前，应根据绝缘监察装置，判断是哪极接地及接地的程度如何。

3.2 利用绝缘监察装置定期巡检

利用精度较高的查找装置定期对各个直流回路进行检查。发生接地时接地报警灯亮，同时报警，显示屏能显示接地极性、接地支路号。3.3 按序查找

应首先考虑直流回路、保护屏、端子箱等二次回路有无工作以及是否有雨等情况，再对信号回路、事故照明回路、操作回路、控制回路，最后保护回路顺序进行排查。可根据单位情况先针对检测绝缘情况较差的回路，再检查绝缘好的回路。3.4 直流环路

对环路供电的直流系统需要先断开环路开关，如果断不开的环路，应对检测到的接地故障回路其接地精度仔细分辨，找出接地更严重的回路,继续查找。4 直流接地的常见原因4.1 直流接地产生原因

（1）绝缘老化、破损。

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（2）机械振动，机械振动磨损电缆绝缘。（3）潮湿：阴雨天气，绝缘下降。（4）生锈：如仪器仪表的金属外壳。（5）漏水：设备密封不好。

（6）裸露：施工遗留问题，如电缆芯没有包好。4.2 蓄电池接地产生原因

发生在蓄电池内部或蓄电池正负极的接地故障，称为蓄电池接地故障。与正负母线连接的正负极极柱接地，不是蓄电池接地，而是正负母线接地。蓄电池接地产生的原因主要有：

（1）蓄电池长期过充电、过温，导致壳体膨胀裂开。（2）壳体老化。

（3）蓄电池底部微小颗粒，在应力的作用下，将蓄电池底部壳体顶坏。

（4）蓄电池在线监测设备。4.3 交流窜入接地产生的原因

交流窜入直流系统接地故障是指本身接地的交流电源火线与直流系统正极或负极相连，而产生的接地故障。电厂或变电站的站用交流电源110/220V以及电压互感器二次侧57.8V交流电压源，其中性点都接地，是交流窜入接地故障的主要来源。当然，调试用交流电源，在试验过程中的错误接线，也可能导致交流窜入接地故障。除此之外，采用直流系统蓄电池供电的UPS，也经常发生交流窜入接地，其他个别厂家的充电机和GPS对时装置也导致交流窜入故障。5 结语

发电厂、变电站直流系统是重要的电源系统，在二次系统中处于极其重要的地位，因此，各单位十分重视直流系统接地故障，只有以最快的速度排除，才能防止造成电力系统事故。总结每次直流系统接地故障处理的经验，选择性能优越的设备有助于我们不断提高技术水平，确保发电厂、变电站设备的安全稳定运行。

参考文献：

[1]刘君怀，陈怡欢.直流绝缘监测的应用与发展，高压电器，2000,36.

[2]贾秀芳，赵成勇.直流系统绝缘检测综合判据，电力自动化1999,23.

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