直流系统接地故障查找方法及其特征分析

直流系统接地故障查找方法及其特征分析

王广慧

大唐河北发电有限公司马头热电分公司 056046

摘要：发电厂直流系统主要负责为断路器操作、继电保护装置、监控信号装置、控制回路操作及重要直流动力等设备提供电源，能够在全厂交流电源失电的情况下，由蓄电池组为以上设备供电。因此，直流电源的可靠运行对保障设备安全运行至关重要。当直流系统发生一点接地时，一般不会干扰其正常工作。但是，当系统再发生两点接地时，很可能对自动设备、保护设备、测控设备、控制回路造成影响。当接地故障出现后，检修人员需要及时检查并处理接地点，以免对电力统的运行带来严重的影响。

关键词：直流系统；接地故障；查找方法；特征分析

引言

直流系统主要是由蓄电池组、充电装置和绝缘监测装置组成，是一种直接为负载提供电源的大规模电力运行系统。正常情况下，直流系统的正极、负极电源对地是直接绝缘的，当直流电源发生一点接地状况时，并不会直接影响直流系统的稳定运行。但当直流回路发生两点或者多点接地的时候，就可能会造成直流系统内正、负极短路，控制回路与保护回路出现误动或是拒动的现象等。除此之外，在某些特殊的情况下，一点接地也有可能会直接导致保护误动作情况出现。基于此，本文探究直流系统接地故障查找方法及其特征分析。

1发电厂直流系统的相关概述

1.1发电厂直流系统介绍

发电厂直流系统是一种重要的独立电源系统，它是控制系统的主要电源，是安全运行的核心部分。做好直流系统的维护工作至关重要，不仅关系到直流系统的使用寿命和运行安全性，而且为整个发电厂的安全可靠运行奠定了基础。发电厂的直流系统主要包括高频开关电源模块、微机绝缘监测装置和蓄电池组。正常情况下，直流系统采用模块化管理模式进行运行控制，主要是由监控系统对各模块运行数据进行在线监测与采集，有效地调节直流系统的运行方式，最终实现对直流系统的有效控制。

1.2发电厂直流系统工作原理

发电厂直流系统如图1所示。交流电源通过充电柜电源模块整流接入直流母线，为直流母线提供直流电源的同时也为蓄电池充电，当站用交流电源失电时，由蓄电池组为直流母线供电。充电装置可根据蓄电池的电量切换浮冲、均冲和大电流等不同充电方式，同时监测着每块蓄电池的电压，对电压低的蓄电池进行报警。直流母线和各支路接有绝缘监察装置，实时监测直流母线和各支路的对地电压和对地绝缘电阻值，对绝缘降低进行报警，对接地支路进行选线。

图1直流系统图

直流绝缘监测装置图2所示，由监测主机和漏电流采集模块及霍尔传感器组成。采用平衡桥和检测桥相结合的原理，对母线绝缘状态进行监测。R为平衡桥电阻，Rf为不平衡桥电阻，K1，K2为不平衡桥电阻投切开关。正常时只有平衡桥工作，不平衡桥只有监测平衡接地时工作一次。馈线支路绝缘监测采用直流霍尔传感器采集馈线支路漏电流方式，如图3，粉红色箭头代表正常负荷电流流向，

蓝色箭头代表漏电流流向，CT为霍尔传感器对漏电流支路进行监测和选线。

图2直流绝缘监察装置

图3直流绝缘监察装置选线原理

2查找接地故障的方法

2.1拉路法

当出现接地警报后，检修人员应先要确认直流回路有无出现故障，直流电源是否正常，是否有开关跳闸或设备停运，是否能正常启动对应的设备等。检修和运行人员应先根据运行方式、操作情况、气候影响等因素判断可能接地的位置，再按照负荷图采取拉路寻找分段处理的办法缩小故障点。以先信号和照明部分而后操作部分、先室外部分而后室内部分为原则，在切断各专用直流回路时，切断时间不超过3s，不论回路接地与否均应合上。在相关机组还在正常运行过程中，保护装置、自动装置与重要控制回路等直流负荷尽量不要断电，单纯使用拉路法无法精准找到故障区域。除此之外，若是出现环路供电和多点接地现象，拉路法也无法发挥查找故障的作用。拉路法的优点是无需使用仪器，且操作便捷简单，在查找接地故障时，可以先利用拉路法进行排查，减少查找范围。

2.2 使用绝缘监察装置选线功能

通过绝缘监察装置选线功能，确定接地支路，可多次进行选线进行确认。当所选支路可以进行断电时，可先断开电源切除接地点后再次进行选线，确定所选支路准确。选线装置对绝缘不好的支路也会发出报警，对于多条绝缘效果不好的支路，选线装置缺乏准确性。因绝缘检查装置安装范围有限，选线装置只能对直流电源支路进行选线，缩小接地查找范围，无法确定接地点或接地区域。

2.3使用便携式直流接地故障定位仪

定位仪回路产生的导入信号，经过信号发生器、故障母线与接地点之后返回，导入信号与直流信号之间有较大的差异，能在故障支路中检测出对应信号来定位接地位置。该查找方法简单迅速，但是在直流系统里，保护误动是十分重要的问题之一，相关工作人员往往也十分关注该问题，若是注入信号过大就有可能导致保护误动，因此，需要谨慎用该定位仪。

3直流系统中容易出现的接地现象

（1）电缆损坏，电缆在敷设过程中野蛮拉拽，发生磨损或磕碰等，如果施工过程中不仔细小心很容易出现损伤电缆绝缘的情况，导致接地现象的出现。（2）室外部分穿管的电缆，保护铁管很容易发生积水的现象，电缆与铁管拐弯处或穿口处容易发生磨损或切割，时间一久也会直接造成接地的现象。（3）直流系统中变压器的瓦斯继电器接线盒处，也会出现变压器渗油，或者是防水不严密，出现直流电源绝缘损坏接地现象。（4）室外电缆沟下雨积水，电缆在水中浸泡时间长了容易出现接地现象，还有可能是多点接地或导致电缆绝缘电阻偏低。（5）控制柜或开关间隔穿电缆的孔洞一般较小，电缆握折或挤压容易在穿孔处对电缆造成磨损，时间长了电缆绝缘破坏造成接地现象。（6）室外开关箱内，端子排浸入了雨水或箱体孔洞封堵不严导致端子排受潮绝缘降低。室内控制柜的端子排也会出现由于房屋漏水，或者是室内环境潮湿、电缆夹层电缆沟返潮等情况受潮，这些现象都可能会导致接地情况的出现。

4接地故障的成因及分析处理

（1）直流系统电阻性接地，是最常见的系统接地故障。发生单点接地时，系统可继续运行，但出现第二点接地时，会引起继保装置和断路器误动或拒动，甚至使直流电源断电，影响直流负荷可靠运行。单点接地时，绝缘监察系统会收到告警信号，整定值通常为２０ｋΩ～３０ｋΩ，有时会几ｋΩ。此时，通过拉路或用专用设备检测，即可判断接地支路与接地点。多点接地时，系统会发出接地告警信号。若接地支路电阻偏高，拉路电压的数值变化不够明显，将无法准确地判定接地故障支路。根据经验，此时需要检修人员巡检或采用更高测灵敏度的检测仪器才能找出故障支路。（2）有源接地指通过其他交流或直流电源串联发生接地。通过交流电源引起的接地，通常使保护、控制设备烧坏，引起保护误动作。同时，突然的高功率交流电压会破坏蓄电池的电极性能，影响其寿命。通过直流电源引起的接地通常发生在使用多套直流系统设备的场合，以２２０ｋＶ以上变电站或升压站内直流系统为主。直流接地检测装置可用于判别无源接地故障，有源接地故障需采用特殊的检测设备才能快速识别接地故障，以减少拒动、误动。当站内存在多套直流电源时，多套系统之间存在一点相连便会发生串电，亦会触发接地故障。应注意的是，当去掉产生故障的直流系统人工接地点时，另一套直流系统的母线对地电压会发生变化，或接地告警消失。接地查找时，要注意接地回路是否仍属于所查找的直流系统。检测时若发现接地支路属于另一套直流系统，表明该处为接地的故障点。（3）受设备设计要素不合理或改造施工等因素的影响，各设备间会发生接线不当，导致经多个电源点接入同一设备，若该设备发生故障接地，故障为多分支接地故障。多分支接地牵涉的设备和接线复杂，采取拉路法排查几乎不可能检测出故障支路。通常采用便携式直流接地检测设备来查找多分支接地故障。

5直流系统运行维护措施

（1）配备监控装置，并对直流系统的运行进行实时监控。一旦出现问题，它可以快速识别出故障并发出报警。（2）加强常规维护操作和保养。电池经放电后或经长时间浮充电运行（一般为三个月）后，一般应对蓄电池进行均充电，以确保蓄电池组有足够的容量。每年对蓄电池进行一次核对性重放电试验，定期对充电装置进行清扫，测试充电装置的稳压精度、稳流精度和纹波系数是否满足条件，保证充电电源的可靠性。（3）运行中的维护和检查。运行及维护人员应定期对直流小间、蓄电池小间进行巡检，各显示器、信号灯显示正常、无报警信号，直流装置无焦臭味。运行方式符合规定，各开关位置正确。引线接头无过热、无松动、无异常音响。三相交流输入电压正常，各保护信号正常，交流输入电压值、直流输出电压值、直流输出电流值等各表计显示正确，正对地和负对地的绝缘状态良好。操作母线、合闸母线电压、浮充电压、对地绝缘电压等在规定范围内，每月测量一次蓄电池组电压及电池单体电压，掌握蓄电池的运行情况。

结束语

总而言之，直流系统故障的查找比较复杂，也有一定风险性。在查找时，需要按照实际情况选择查找方法，但需要注意的是，在查找故障过程中不能出现保护误动与设备失电情况。另外，定期检查维修直流负荷设备，也能有效降低直流系统解除故障概率，而相关工作人员也要在接地警报后直接对负荷启停和设备维修现状进行跟踪与分析，以此来提升查找接地故障的工作效率。

参考文献

[1]顾登科.直流系统接地故障查找方法及其特征分析[J].技术与市场,2019,28(11):116+118.

[2]林炜.直流接地引起开关跳闸分析[J].电世界,2019,62(10):30-31.

[3]崔亚鹏.查找直流接地故障的方法[J].电子技术与软件工程,2019(17):208-209.

[4]冯哲.直流两点接地引起机组跳闸分析[J].南方农机,2019,52(13):162-163.

[5]常惜阳.变电站直流系统接地故障分析及处理措施[J].电世界,2019,61(12):31-33.