摘 要：直流系統(tǒng)為電力系統(tǒng)保護(hù)裝置、信號(hào)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)提供持續(xù)穩(wěn)定的直流電源，若其發(fā)生故障會(huì)引起誤動(dòng)作或拒動(dòng)作，嚴(yán)重威脅到電力系統(tǒng)供電的可靠性和安全性。為了保證直流系統(tǒng)的正常穩(wěn)定工作，分析出現(xiàn)直流接地故障的原因，以及直流接地查找方法工作原理，為電力系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)人員查找直流接地故障提供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；直流接地；故障分析；查找方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.256

1 引言

電力系統(tǒng)中直流系統(tǒng)是十分重要的電源系統(tǒng)，但也容易受到各方面的影響發(fā)生直流接地故障。當(dāng)直流系統(tǒng)單點(diǎn)接地時(shí)，不會(huì)對(duì)信號(hào)回路、控制回路、自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)及事故照明等設(shè)備造成誤動(dòng)作或拒動(dòng)作，但這樣的隱患必須及時(shí)消除，否則可能發(fā)展成為兩點(diǎn)接地，這樣將會(huì)引起上述事故，產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。由此可見，直流系統(tǒng)的可靠性及安全性直接影響著整個(gè)電力系統(tǒng)的安全，然而目前對(duì)直流接地的文獻(xiàn)、參考資料等都很有限，當(dāng)出現(xiàn)直流接地故障時(shí)，往往大多數(shù)時(shí)間憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來(lái)處理，如何安全、快速、準(zhǔn)確地找到接地故障位置，及時(shí)解決并消除故障恢復(fù)直流系統(tǒng)正常運(yùn)行，是我們當(dāng)前需要分析和掌握的技術(shù)。

2 直流接地故障的原因

直流系統(tǒng)容易受到各種因素（如系統(tǒng)分布范圍廣、設(shè)備外露部分多等）的影響，在灰塵、濕氣的作用下容易造成絕緣元件絕緣降低，導(dǎo)致直流接地故障的發(fā)生。直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生的主要原因如下幾方面：

2.1 自然因素

（1）直流系統(tǒng)、電氣設(shè)備及二次回路處于陰雨、潮濕的氣候中，容易造成電氣設(shè)備對(duì)地絕緣性能嚴(yán)重下降，引起直流接地故障。

（2）小動(dòng)物爬入或小金屬零件掉落在元件上造成直流接地故障。

2.2 人為因素

（1）因檢修人員疏忽大意造成直流接地故障。

（2）由于電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤或基建安裝接線錯(cuò)誤造成直流接地故障。

（3）設(shè)備本身缺陷，引起直流接地故障。

（4）電力系統(tǒng)運(yùn)行多年以后，二次回路絕緣材料嚴(yán)重老化、絕緣性能降低，造成直流接地故障。

3 直流接地故障危害

直流接地可分為單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地，其中單點(diǎn)接地對(duì)直流系統(tǒng)影響不大，但多點(diǎn)接地危害做大，可能造成嚴(yán)重后果。

3.1 直流正極接地

有可能引起保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)作。合閘、跳閘線圈及繼電器線圈正常與負(fù)極電源直接接通（正極接通即動(dòng)作）。如果原直流系統(tǒng)中存在正極接地，正極回路再發(fā)生一處接地，就可能引起誤動(dòng)作，動(dòng)作原理見圖1。

在直流系統(tǒng)中，如果A、B兩點(diǎn)同時(shí)接地時(shí)，在將繼電器前的接點(diǎn)短接，則會(huì)導(dǎo)致繼電器誤動(dòng)作引起跳閘。這樣的直流接地情況可導(dǎo)致誤報(bào)警、保護(hù)誤動(dòng)等現(xiàn)象。

3.2 直流負(fù)極接地

可能使保護(hù)及自動(dòng)裝置拒動(dòng)。跳閘線圈、繼電器線圈正常與負(fù)極電源直接接通，正極電源通過(guò)接點(diǎn)接通。如果原直流系統(tǒng)存在負(fù)極接地，正極回路也發(fā)生一處接地，就可能引起裝置拒動(dòng)，動(dòng)作原理見圖2。

在直流系統(tǒng)中，如果A、B兩點(diǎn)同時(shí)接地時(shí)，則會(huì)造成繼電器拒絕跳閘。這樣的直流接地情況可導(dǎo)致保護(hù)及自動(dòng)裝置拒動(dòng)，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的事故。

4 直流接地查找方法

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，直流接地查找的方法通常采用以下幾種方法：

4.1 電橋法

電橋法原理簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。主要應(yīng)用于母線監(jiān)測(cè)，可以監(jiān)測(cè)到直流系統(tǒng)中正負(fù)電源對(duì)地的絕緣情況。

（1）平衡電橋檢測(cè)法.如圖3所示，當(dāng)開關(guān)Q1、Q2長(zhǎng)期閉合，且對(duì)地分壓電阻R1、R2阻值相同，當(dāng)正負(fù)母線對(duì)低電阻Rx、Ry為無(wú)窮大時(shí)，系統(tǒng)無(wú)接地。

（2）非平衡電橋檢測(cè)法。如圖3所示，當(dāng)R1=R2，開關(guān)Q1、Q2交替閉合，如Q1閉合Q2斷開，測(cè)得U1、U2；Q1斷開Q2閉合，在次測(cè)得U1、U2，這樣可以求出正負(fù)母線接地電阻Rx、Ry。

綜上所述的兩種方法，平衡電橋法其局限性在于，當(dāng)監(jiān)測(cè)多點(diǎn)接地時(shí)可能產(chǎn)生較大誤差，可能存在動(dòng)作死區(qū)；非平衡電橋法屬于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，但其檢測(cè)速度慢，容易受到接地電容的影響，精確度大大降低。

4.2 低頻信號(hào)注入法

該方法是在直流系統(tǒng)母線與大地之間定時(shí)注入低頻交流信號(hào)，根據(jù)交流電流信號(hào)的流向查找接地故障來(lái)實(shí)現(xiàn)接地監(jiān)測(cè)。

（1）定頻法。其工作原理是在接地故障點(diǎn)，向直流系統(tǒng)的正負(fù)兩極注入一個(gè)低頻交流信號(hào)，在使用電流互感器逐個(gè)檢測(cè)直流系統(tǒng)中每個(gè)支路電流，如果電流互感器電流相互抵消，則支路沒有發(fā)生接地故障；如果電流互感器電流不再平衡，則測(cè)量接地點(diǎn)的交流電流值，計(jì)算得到絕緣電阻阻值，通過(guò)與設(shè)定值比較，判斷該點(diǎn)是否發(fā)生接地故障。該方法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，主要用于便攜式檢測(cè)裝置。缺點(diǎn)是檢測(cè)結(jié)果受系統(tǒng)分布電容影響較大，可能會(huì)出現(xiàn)誤判。

（2）變頻法。該方法是針對(duì)分布式電容對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響較大而提出的。其原理是在定頻法的基礎(chǔ)上，向直流系統(tǒng)正負(fù)極注入兩個(gè)相同幅值、不同頻率的低頻交流電壓信號(hào)，通過(guò)鉗形電流表觀察直流系統(tǒng)中各支路電流大小的變化來(lái)查找接地點(diǎn)。

接地電阻或交流線路隨著對(duì)地分布電容的增大，會(huì)導(dǎo)致無(wú)法查找接地支路。這樣加低頻交流信號(hào)會(huì)增大直流系統(tǒng)電壓紋波系數(shù)，從而影響直流系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

4.3 直流漏電檢測(cè)法

直流漏電流檢測(cè)法主要是通過(guò)測(cè)量直流系統(tǒng)的一條支路在正極流出的電流值以及在負(fù)極流入的電流值，若無(wú)接地點(diǎn)，則兩電流幅值相等，方向相反。

直流漏電流檢測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)是不注入干擾源，不受分部電容影響，以操作電源為檢測(cè)電源。缺點(diǎn)是當(dāng)對(duì)正負(fù)母線頻繁切換接地電阻，容易形成漏電流回路，造成保護(hù)裝置和控制設(shè)備的誤動(dòng)作。

5 結(jié)論

直流接地系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行具有重要的影響，因此了解直流接地發(fā)生故障的原因以及危害，對(duì)于直流接地故障查找和排除是非常必要的，熟練的掌握快速查找和處理直流接地故障，可以保證設(shè)備的安全運(yùn)行，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]李紅梅，張賀偉，胡立峰.直流系統(tǒng)接地檢測(cè)問(wèn)題分析及改進(jìn)[J].電力情報(bào)，2002（03）.

[2]陳衛(wèi)容，曹素紅，陳炎明.變電站直流接地故障查找的方法和步驟[J].工程技術(shù).

[3]崔站濤，樊麗君.直流接地故障的分析與探索[J].寧夏電力，2007.

[4]劉曉忠，王寧國(guó)，李靖波.變電站直流接地原因及預(yù)防措施[J].電力安全技術(shù)，2009，11（03）：56.

[5]林海濤.直接系統(tǒng)接地故障分析及查找方法[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2009（z1）.