直流系統(tǒng)接地危害及其處理

1、摘要直流電源作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，為一些重要常規(guī)負(fù)荷、繼電保護(hù)及自動裝置、遠(yuǎn)動通訊裝置提供不間斷供電電源，并提供事故照明電源。因此直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、并保持良好的工作狀態(tài)是安全運(yùn)行的主要保障。直流系統(tǒng)接地是影響變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的重大問題，而且對整個電力系統(tǒng)的安全構(gòu)成威脅。因此在其發(fā)生時要在最短的時間內(nèi)進(jìn)行處理，才能真正保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行。直流系統(tǒng)的可靠性是保障變電所安全運(yùn)行的決定條件之一。關(guān)鍵詞：接地危害 故障排查 實(shí)例 AbstractDC power supply is an important part of power system, for a number of impo

2、rtant conventional load, relay protection and automatic device, remote communication device with uninterrupted power supply, and provide emergency lighting power supply. Thus the DC stable operation of the system, and to maintain good working condition is the main guarantee of safe operation. DC sys

3、tem grounding is the effect of safe and stable operation of major issues, but also to the entire power system security threat. Thus the happens to be in the shortest possible time for processing, in order to ensure that the safety and reliability of the equipment running. The reliability of DC syste

4、m is to protect the transformer substation safe operation decision condition.KEY WORD ： Grounding hazard Troubleshooting Instances目錄第一章引言1第二章直流系統(tǒng)的構(gòu)成及對其的要求2第一節(jié) 直流系統(tǒng)的構(gòu)成2第二節(jié) 對直流系統(tǒng)的基本要求5第三章 直流系統(tǒng)的絕緣檢測6第四章 直流系統(tǒng)接地位置的檢查12第五章 查找直流系統(tǒng)接地故障的幾點(diǎn)討論16第六章 案例分析20結(jié)束語22謝辭23參考文獻(xiàn)24電子科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）直流系統(tǒng)接地危害及其處理第一章 引言直流電源作為電力系

5、統(tǒng)的重要組成部分，為一些重要常規(guī)負(fù)荷、繼電保護(hù)及自動裝置、遠(yuǎn)動通訊裝置提供不間斷供電電源，并提供事故照明電源。因此直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、并保持良好的工作狀態(tài)是安全運(yùn)行的主要保障。蓄電池一般采用浮充電方式運(yùn)行，用浮充電機(jī)組、硅整流器或可控硅整流器作為浮充電源，（蓄電池與可控硅整流裝置應(yīng)并聯(lián)運(yùn)行，正常時直流負(fù)荷應(yīng)由可控硅整流裝置供給，蓄電池以浮充電方式運(yùn)行。嚴(yán)禁整流裝置單獨(dú)帶負(fù)荷。）浮充電源與蓄池并列運(yùn)行于直流母線上。（充電機(jī)電源：接入電源、三相380VAC，分別引自動力屏14D-3，14D-4，兩路電源均投入，輸入電源能自動切換。直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地，不會產(chǎn)生短路電流，則可允許運(yùn)行2小時。但是必須

6、及時查找接地點(diǎn)并盡快消除接地故障，否則當(dāng)發(fā)生另一點(diǎn)接地時，就有可能引起信號裝置、繼電保護(hù)及自動裝置、斷路器的誤動作或拒絕動作，有可能造成直流電源短路，引起熔斷器熔斷，或快分電源開關(guān)斷開，使設(shè)備失去操作電源，引發(fā)電力系統(tǒng)嚴(yán)重故障乃至事故。因此，不允許直流系統(tǒng)在一點(diǎn)接地情況下長時間運(yùn)行，必須加強(qiáng)在線監(jiān)測，迅速查找并排除接地故障，杜絕因直流系統(tǒng)接地而引起的電力系統(tǒng)故障。直流系統(tǒng)在變電站中具有重要的位置。要保證一個變電站長期安全運(yùn)行，其因素是多方面的，其中直流系統(tǒng)的絕緣問題是不容忽視的。變電站的直流系統(tǒng)比較復(fù)雜，通過電纜溝與室外配電裝置的端子排、端子箱、操作機(jī)構(gòu)箱等相連接，因電纜破損、絕緣老化、受潮等

7、原因發(fā)生接地的可能性較多，發(fā)生一極接地時，由于沒有短路電流，熔斷器不會熔斷，仍可繼續(xù)運(yùn)行，但也必須及時發(fā)現(xiàn)、及時消除。通常，要求直流系統(tǒng)的各種小母線、端子回路、二次電纜對地的絕緣電阻值，用500V搖表測量其值不得小于0.5M。（直流系統(tǒng)整個二次回路絕緣電阻應(yīng)不小于2M。柜內(nèi)主回路（斷開所有支路）的絕緣電阻應(yīng)不小于10 M。）直流回路絕緣的好壞必須經(jīng)常地進(jìn)行監(jiān)視。否則，會給運(yùn)行帶來許多不安全因素。第二章 直流系統(tǒng)的構(gòu)成及對其的要求目前，發(fā)電廠及中、大型變電站的控制回路、繼電保護(hù)裝置及其出口回路、信號回路，皆采用由直流電源供電。重要發(fā)電廠及變電站的事照明也采用直流供電方式。另外，為確保發(fā)電機(jī)等主設(shè)

8、備的安全，某些動力設(shè)備（例如電動油泵等）也由直流電源供電。完成對上述回路，裝置及動力設(shè)備供電的系統(tǒng)稱之為直流系統(tǒng)。直流系統(tǒng)是發(fā)電廠和變電站的重要系統(tǒng)。在發(fā)電廠及大、中型變電站，由于被操作和被保護(hù)的主設(shè)備眾多，使直流系統(tǒng)分布面廣，它遍布廠或站的各個角落。因此，為確保發(fā)電廠和變電站的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，有完善而可靠的直流系統(tǒng)是非常必要的。第一節(jié) 直流系統(tǒng)的構(gòu)成發(fā)電廠和變電站的直流系統(tǒng)，主要由直流電源、直流母線及直流饋線等組成。直流電源包括蓄電池及充電設(shè)備；直流饋線由主干線及支饋線構(gòu)成（1）蓄電池發(fā)電廠及變電站常用的蓄電池，主要有酸性的和堿性的兩大類。常用的酸性蓄電池是鉛蓄電池，而常用的堿性蓄電池是鎘鎳

9、蓄電池。1）鉛蓄電池鉛蓄電池的正極為二氧化鉛，負(fù)極為鉛（海綿鉛），電解液是硫酸溶液。工作時，蓄電池內(nèi)部有化學(xué)反應(yīng)；電池在放電時，正極、負(fù)極上均生成硫酸鉛，而消耗硫酸，充電時與放電過程相反，其正、負(fù)極的硫酸鉛分別反應(yīng)成二氧化鉛及海綿鉛，同時生成硫酸。2）鎘-鎳蓄電池鎘鎳蓄電池的正極為氧化鎳，而負(fù)極為鎘鐵，其電解液采用氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，并加入少量的氫氧化鋁。3）電氣參數(shù)蓄電池的主要電氣技術(shù)參數(shù)有額定電壓發(fā)電廠及變電站常用的鉛蓄電池的額定電壓為2-2.5V/只，鎘鎳蓄電池的額定電壓為1.25 V/只。額定容量（安時）不同型號的蓄電池，其額定容量不同。所謂額定容量是指：放電時間10小時（或5小時

10、）、放電終止電壓為1.8V（或1V）時的計算放電容量。鉛蓄電池的容量，小的有幾十安時，大的有1600安時；而鎘鎳蓄電池的容量，小的有10安時，大的有500安時。短路電流短路時蓄電池供出電流的大小，決定于蓄電池的電動勢、內(nèi)阻及外回路的電阻。當(dāng)外回路的內(nèi)阻等于零時，鎘鎳蓄電池可供出的最大短路電流為1558A。4）蓄電池的充電蓄電池的充電方法，通常采用定電流充電方法。充電的種類有初充電、正常充電和均衡充電三種。為提高蓄電池的放電性能，對新電池的首次充電稱之為初充電。對已經(jīng)放過電的蓄電池充電稱之為正常充電。均衡充電，實(shí)際上是定期充電。在電池用520小時的放電之后，進(jìn)行充電。5）蓄電池組發(fā)電廠及變電站直

11、流系統(tǒng)的額定電壓，通常48V、110V及220V三種。為取得上述各種電壓，需要將多個蓄電池串聯(lián)起來。另外，為使直流電源能輸出較大的電流，需將幾個蓄電池組并聯(lián)使用。直流系統(tǒng)的電壓越高，需串聯(lián)的蓄電池個數(shù)越多；要求直流系統(tǒng)輸出的電流越大，需并聯(lián)的支路數(shù)越多。6）蓄電池組的浮充為延長蓄電池組的使用壽命并及時補(bǔ)充電池的容量損耗，需充電設(shè)備經(jīng)常對蓄電池組進(jìn)行充電。該充電方式叫做浮充。此時，充電電源與蓄電池組并聯(lián)運(yùn)行。浮充方式有全浮充和半浮充兩種。（2）充電設(shè)備為補(bǔ)償蓄電池運(yùn)行中的功率損耗，維持電源電壓及增大短路容量，需對蓄電池經(jīng)常進(jìn)行充電。充電設(shè)備通常采用將三相交流進(jìn)行整流、濾波及穩(wěn)壓的交流直流變換裝置

12、。它應(yīng)滿足以下要求：1）輸出電壓及輸出電流的調(diào)節(jié)范圍充電設(shè)備輸出電壓及輸出電流的調(diào)節(jié)范圍，應(yīng)滿足蓄電池組各種充電方式的需要。對于直流電壓為110V的直流系統(tǒng)，充電設(shè)備輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍應(yīng)為90160V；對于額定電壓為220V的直流系統(tǒng)，充電設(shè)備輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍為180310V.2）具有維持恒定輸出電壓及恒定輸出電流的調(diào)節(jié)功能對于用可控硅整流設(shè)備作為充電裝置時，當(dāng)其輸入電壓在額定電壓的5%15%范圍內(nèi)變化及輸出負(fù)荷電流在額定電流的20%100%范圍內(nèi)變化時，其輸出電壓的變化2%；輸入電壓在5%15%額定電壓的范圍內(nèi)變化時，輸出穩(wěn)定電流的誤差小于±5%。3）輸出電壓的紋波系數(shù)小當(dāng)充意設(shè)

13、備不與蓄電池并聯(lián)運(yùn)行時，其紋波系數(shù)不大于5%。4）充電時應(yīng)維持直流母線電壓的變化小于5%。5）充電設(shè)備的額定電流應(yīng)按下式進(jìn)行選擇浮充電設(shè)備的輸出電流，應(yīng)能承擔(dān)正常運(yùn)行時直流系統(tǒng)的負(fù)荷電流和蓄電池的自放電電流。其額定電流應(yīng)為（13）在式13中：額定電流，安培；蓄電池放電容量；T蓄電池長期放電時間，取12個小時；直流系統(tǒng)正常負(fù)荷電流?？紤]到核對性充放電，也可按最大充電電流選擇（14）在式14中：額定電流；蓄電池10小時放電容量。（3）直流母線及輸出饋線蓄電池組的輸出與充電設(shè)備的輸出并接在直流母線上。直流母線匯集直流電源輸出的電能，并通過各直流饋線輸送到各直流回路及其他直流負(fù)載（例如事故照明、直流電

14、動機(jī)等）。直流母線的接線方式，取決于蓄電池組的數(shù)量、對直流負(fù)荷的供電方式及充電設(shè)備的配置方式。在中、大型發(fā)電廠及變電站，直流母線的接線方式多為單母線分段或雙母線。根據(jù)需要，從每段或每條直流母線上引出多路直流饋線，將直流電源引至全廠或全站的配電室及控制室的直流小母線上，或引至直流動力設(shè)備的輸入母線上。從各直流小母線上又分別引出多路出線，分別接至保護(hù)盤、控制盤、事故照明盤或其他直流負(fù)荷盤。（4）直流監(jiān)控裝置為測量、監(jiān)視及調(diào)整直流系統(tǒng)運(yùn)行狀況及發(fā)出異常報警信號，對直流系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置監(jiān)控裝置。直流監(jiān)控裝置應(yīng)包括測量表計、參數(shù)越限和回路異常報警系統(tǒng)等。第二節(jié) 對直流系統(tǒng)的基本要求為確保發(fā)電廠及變電站的安全、

15、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，其直流系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求（1） 正常運(yùn)行時直流母線電壓的變化應(yīng)保持在10%額定電壓的范圍內(nèi)。若電壓過高，容易使長期帶電的二次設(shè)備（例如繼電保護(hù)裝置及指示燈等）過熱而損壞；若電壓過低，可能使斷路器、保護(hù)裝置等設(shè)備不能正常動作。（2） 電池的容量應(yīng)足夠大，以保證在浮充設(shè)備因故停運(yùn)而其單獨(dú)運(yùn)行時，能維持繼電保護(hù)及控制回路的正常運(yùn)行；此外，還應(yīng)保證事故發(fā)生后能可靠切除斷路器及維持直流動力設(shè)備（例如直流油泵等）的正常運(yùn)行。（3） 充電設(shè)備穩(wěn)定可靠，能滿足各種充電方式的要求，并有一定的冗余度。（4） 直流系統(tǒng)的接線應(yīng)力求簡單可靠，便于運(yùn)行及維護(hù)，并能滿足繼電保護(hù)裝置及控制回路供電可靠性要求。（5

16、） 具有完善的異常、事故報警系統(tǒng)及分級保護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生異?；蜻\(yùn)行參數(shù)越限時，能發(fā)出告警信號；當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，能快速而有選擇性地切除故障饋線，而不影響其他回路的正常運(yùn)行。 第三章 直流系統(tǒng)的絕緣檢測前已述及，發(fā)電廠及變電站的直流系統(tǒng)分布面廣，回路繁多，很容易發(fā)生故障或異常，其中最常見的不正常狀態(tài)是直流系統(tǒng)接地。1直流系統(tǒng)接地的危害運(yùn)行實(shí)踐表明，直流系統(tǒng)一點(diǎn)接地，容易致使運(yùn)行中的斷路器偷跳。此外，當(dāng)直流系統(tǒng)中發(fā)生一點(diǎn)接地之后，若再發(fā)生另外一處接地，將可能造成直流系統(tǒng)短路，致使直流電源中斷供電，或造成運(yùn)行中的斷路器誤跳或拒跳的事故發(fā)生。（1）斷路器的偷跳前幾年，由于直流系統(tǒng)一點(diǎn)接地

17、，而造成斷路器偷跳的事例較多。其原因在二次回路中講述。對于斷路器接線的母線，各串中間的斷路器容易偷跳；而對于雙母線接線，其母聯(lián)斷路器容易偷跳。（2）斷路器的誤跳及拒跳當(dāng)控制回路中發(fā)生兩點(diǎn)接地時，可能造成斷路器的拒跳或誤跳。斷路器的簡化跳閘回路如圖31所示。圖31簡化的斷路器跳閘回路在圖11中：K繼電保護(hù)出口繼電器的常開接點(diǎn)；A、B、C、D、E分別為接地點(diǎn)位置；KM跳閘中間繼電器；SA斷路器操作開關(guān)的輔助接點(diǎn)；TQ斷路器的跳閘線圈；RKM電阻；RD、2RD熔斷器或快速開關(guān)刀口；DL斷路器輔助接點(diǎn)，斷路器在合位時閉合；WC、WC控制回路直流正、負(fù)小母線。由圖31可以看出：當(dāng)A、B兩點(diǎn)接地或A、C兩

18、點(diǎn)接地、或A、D兩點(diǎn)接地時，跳閘線圈TQ將有電流通過，致使斷路器跳閘；而當(dāng)C、E兩點(diǎn)接地、或B、E兩點(diǎn)接地、或D、E兩點(diǎn)接地時，可導(dǎo)致斷路器拒跳，或由于跳閘中間繼電器不能啟動而在繼電保護(hù)動作后，斷路器不能跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。（3）直流回路短路 另外，當(dāng)圖31中的A、E兩點(diǎn)同時發(fā)生接地時，將造成直流電源的正極與負(fù)極之間的短路故障，致使熔斷器（或快速開關(guān)）1RD、2RD要熔斷（或快速開關(guān)跳閘），導(dǎo)致控制回路直流電源消失。2直流絕緣檢測裝置當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地之后，為避免發(fā)生兩點(diǎn)接地故障，應(yīng)立即進(jìn)行檢查及處理。這就需要設(shè)置直流系統(tǒng)對地絕緣的檢測裝置，當(dāng)直流系統(tǒng)對地絕緣嚴(yán)重降低或出現(xiàn)一點(diǎn)接地之后，立即發(fā)

19、出告警信號。（1）直流絕緣檢測裝置的構(gòu)成機(jī)理直流絕緣檢測裝置是根據(jù)電橋平衡原理構(gòu)成的。其檢測原理的示意圖如圖32所示。圖32直流絕緣檢測裝置檢測原理示意圖在圖32中：R1、R2監(jiān)測裝置內(nèi)P的輔加電阻；R3、R4分別為直流電源兩極對地的絕緣電阻；XJ電壓信號繼電器；V直流電壓表；WC、WC直流電源的正、負(fù)小母線。正常工況下，直流系統(tǒng)正、負(fù)兩極對地的絕緣電阻R3R4，由于裝置內(nèi)電阻R1R2，因此，在由R1、R2、R3、R4構(gòu)成的四臂電橋中R1R4R2 R3，滿足電橋平衡條件。A點(diǎn)的電位與地電位相等，直流電壓表的指示等于零。信號繼電器XJ兩端無電壓，它不動作。當(dāng)某一極對地的絕緣電阻下降或直接接地時，

20、R3不再等于R4，故R1R4R2 R3 電橋平衡被破壞，A點(diǎn)對地產(chǎn)生電壓，信號繼電器XJ動作，發(fā)出告警信號。圖32中直流電壓的刻度為電壓和電阻的雙刻度，電壓的刻度應(yīng)與直流系統(tǒng)的額定電壓相對應(yīng)（2）絕緣檢測和電壓監(jiān)視裝置直流系統(tǒng)的絕緣檢測裝置的種類很多。但是，不管是哪種裝置，其構(gòu)成原理均為電橋平衡原理。不同處的是：構(gòu)成元件不同，功能多少不同。以下簡要介紹最基本的由繼電器構(gòu)成的絕緣檢測裝置及微機(jī)型絕緣檢測裝置的原理接線圖。1）繼電器構(gòu)成的絕緣檢測裝置由繼電器構(gòu)成的典型絕緣監(jiān)察裝置的原理接線如圖33所示。圖33直流絕緣監(jiān)察裝置原理接線圖在圖33中：1ZK測量轉(zhuǎn)換開關(guān)；2ZK絕緣測量及對地電阻測量轉(zhuǎn)換

21、開關(guān)；CK電壓監(jiān)視及接地位置選測切換開關(guān)；XTJ接地信號繼電器；電壓和電阻雙刻度測量表計；直流電壓表。由圖13可以看出：該裝置將直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測與電壓監(jiān)視集為一體，它適用于雙母線或單母線分段的直流系統(tǒng)。裝置由一、二段母線測量轉(zhuǎn)換、絕緣監(jiān)測、絕緣測量及母線電壓測量等部分構(gòu)成。母線測量轉(zhuǎn)換兩段母線測量的轉(zhuǎn)換，主要由測量轉(zhuǎn)換開關(guān)1ZK來完成。當(dāng)測量I段母線的對地絕緣時，將測量開關(guān)撥至“I母”位置。此時，開關(guān)接點(diǎn)及閉合，將I段母線的正極和負(fù)極接入監(jiān)視裝置。當(dāng)測量II段母線的絕緣時，將測量開關(guān)撥至“II母”位置，開關(guān)接點(diǎn)及閉合，將二段母線的兩極引至裝置。絕緣測量及絕緣監(jiān)測絕緣測量及絕緣監(jiān)測部分由電阻1

22、R、3R、電位器2R、開關(guān)2ZK、信號繼電器XTJ及表計構(gòu)成。正常工況下，開關(guān)2ZK的接點(diǎn)和、閉合，開關(guān)CK的接點(diǎn)閉合。與電位器2R連接的W表通過CK的接點(diǎn)接地。此時，由于直流系統(tǒng)對地絕緣良好，其正、負(fù)兩極的對地電阻相等，并與電阻1R、3R構(gòu)成的四臂電橋處于平衡狀態(tài)。表計的指示電壓值近似等于零，信號繼電器XTJ不動作。當(dāng)直流系統(tǒng)某一極對地絕緣嚴(yán)重降低或直接接地時，例如負(fù)極接地，則四臂電橋平衡破壞，表計的兩端出現(xiàn)較大的電壓，即繼電器XTJ線圈兩端出現(xiàn)電壓，繼電器XTJ動作，發(fā)出“直流接地”告警信號。當(dāng)出現(xiàn)“直流接地”告警信號之后，可通過調(diào)節(jié)電位器2R及表計的指示值，測量及計算直流系統(tǒng)正極和負(fù)極的

23、對地電阻。方法如下：通過開關(guān)CK的切換及電壓表的測量值，首先判斷出是正極的絕緣降低還是負(fù)極的絕緣降低。將開關(guān)2ZK置于“I位置”或“II位置”。當(dāng)直流系統(tǒng)的正極對地絕緣降低時，開關(guān)2ZK置于“I位置”，而當(dāng)直流系統(tǒng)的負(fù)極對地絕緣降低時，開關(guān)2ZK置于“II位置”。開關(guān)2ZIK置于“I位置”時，其接點(diǎn)閉合；而置于“II位置”時，開關(guān)2ZK的接點(diǎn)閉合。調(diào)節(jié)電位器2R的滑動頭，使表計的電壓指示值等于零。再將開關(guān)2ZK切換到與正常位置上，通過表計分別觀察并記錄直流系統(tǒng)的對地電阻。計算正極與負(fù)極的對地電阻設(shè)此時電位器2R所在位置電阻占其全電阻的百分?jǐn)?shù)為X，正極對地的絕緣電阻為，負(fù)極對地的絕緣電阻為。當(dāng)正

24、極的對地絕緣降低時而當(dāng)負(fù)極絕緣降低時直流母線電壓的監(jiān)視正常工況時開關(guān)CK的接點(diǎn)和閉合，電壓表V的電壓指示值即為直流電源的母線電壓。當(dāng)直流系統(tǒng)對地絕緣降低時，可通過對CK的切換及觀察V2表的指示，分別測量出直流母線正極及負(fù)極的對地電壓，以判斷是正極還是負(fù)極的對地絕緣降低。2）微機(jī)型絕緣監(jiān)測裝置采用上述接地監(jiān)測裝置，可以監(jiān)測全直流系統(tǒng)對地絕緣狀況，當(dāng)發(fā)生接地時可判斷出接地的極性。但當(dāng)直流系統(tǒng)的正極與負(fù)極絕緣同時降低，且對地電阻相差不大時，裝置無法正確檢測；另外，當(dāng)直流系統(tǒng)中出現(xiàn)接地時，也無法判斷接地點(diǎn)在哪條饋線上。采用微機(jī)型絕緣檢測裝置，除能檢測出直流系統(tǒng)是否有接地之外，還能檢測出具體發(fā)生接地的直

25、流饋線。該裝置的原理接線如圖14所示。圖34微機(jī)型絕緣監(jiān)測裝置原理接線圖在圖34中：WC、WC分別表示直流電源的正、負(fù)極母線；L1、L2、L3直流饋線；LH1、LH2、LH3直流絕緣監(jiān)測回路輔助電流互感器。圖34中所示的微機(jī)型絕緣檢測儀的檢測原理也是電橋平衡原理。不同的是裝置內(nèi)部有一低頻電壓信號發(fā)生器，該信號發(fā)生器產(chǎn)生的低頻電壓加在直流母線與地之間。當(dāng)直流系統(tǒng)中某一饋線回路出現(xiàn)接地故障時，該饋線上將流過一低頻電流信號。該低頻電流信號經(jīng)輔助電流互感器傳遞給檢測儀，經(jīng)計算判斷出接地饋線及接地電阻的大小。也有采用霍爾傳感器來代替圖中輔助電流互感器的。3對直流絕緣監(jiān)測裝置的要求直流系統(tǒng)是不接地系統(tǒng)，直

26、流系統(tǒng)的兩極（正極和負(fù)極）對地應(yīng)沒有電壓，大地也應(yīng)沒有直流電位。但是，由于絕緣檢測裝置的電壓表（即圖13中的W表）及信號繼電器的一端是接地的，就使得直流系統(tǒng)通過該儀表及信號繼電器與大地連接。實(shí)際上，發(fā)電廠及變電站的直流系統(tǒng)是經(jīng)高阻接地的接地系統(tǒng)。又由于圖13中的R1等于R2，因此在正常工況下，地的直流電位應(yīng)等于直流系統(tǒng)電壓的。對于直流電壓為220V的直流系統(tǒng)，其所在大地的地電位應(yīng)為110V左右。對直流絕緣監(jiān)測裝置的要求，除了動作可靠之外，還要求其內(nèi)測量電壓表計的內(nèi)阻要足夠大，否則將可能造成繼電保護(hù)出口繼電器誤動、拒動及斷路器的拒跳和誤跳。這是因?yàn)?，如果絕緣檢測裝置中測量電壓表的內(nèi)阻過小（極限情

27、況下為零），使直流系統(tǒng)在正常工況下已有一點(diǎn)接地，當(dāng)再發(fā)生另一點(diǎn)接地時，就像兩點(diǎn)接地一樣，使斷路器拒跳或誤跳。對直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置用直流表計內(nèi)阻的要求是：用于測量220V回路的電壓表，其內(nèi)阻不得低于20KW，而測量110V回路的電壓表，其內(nèi)阻不低于10KW。第四章 直流系統(tǒng)接地位置的檢查直流系統(tǒng)分布范圍廣、外露部分多、電纜多、且較長。所以，很容易受塵土、潮氣的腐蝕，使某些絕緣薄弱元件絕緣降低，甚至絕緣破壞造成直流接地。直流接地故障中，危害較大的是兩點(diǎn)接地，可能造成嚴(yán)重后果，不僅對設(shè)備不利，而且對整個電力系統(tǒng)的安全構(gòu)成威脅。因此，規(guī)程上規(guī)定有直流接地情況時，應(yīng)停止直流網(wǎng)絡(luò)上的一切工作，并進(jìn)行有選

28、擇性的查找接地點(diǎn)。1直流接地故障的原因 直流接地故障發(fā)生的原因很多，也比較復(fù)雜。這里概括性地歸納為以下幾點(diǎn)：（1）設(shè)計方面原因： 由于設(shè)計人員掌握專業(yè)知識的局限性、與相關(guān)專業(yè)的協(xié)調(diào)不夠細(xì)致、對設(shè)備性能了解不深、以及對控制、保護(hù)裝置內(nèi)部原理吃不透，而造成交、直流回路串接。在系統(tǒng)送電調(diào)試時或者保護(hù)裝置動作時，造成交、直流回路串電而引發(fā)的直流系統(tǒng)接地故障。（2）設(shè)備自身原因：設(shè)備廠家在設(shè)備制造過程中，由于工作失誤、選材不合格、設(shè)計缺陷以及制作粗糙等原因造成設(shè)備本身回路絕緣低和直流帶電設(shè)備直接與設(shè)備外殼相接或相碰，從而在送電調(diào)試過程中，發(fā)生直流系統(tǒng)絕緣低或接地現(xiàn)象。如：充電設(shè)備、蓄電池本身接線柱、不停

29、電電源裝置、直流供電部分與設(shè)備外殼及各直流用電設(shè)備的接地柱和內(nèi)部回路以及電纜損壞、不合格等。（3）施工過程造成的原因：這是引起直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生的最常見的原因。由于施工過程中，施工人員業(yè)務(wù)技術(shù)素質(zhì)不同，環(huán)境的好壞及諸多外部因素的影響等，均會發(fā)生接地故障或造成隱患。如：1）電纜接線過程中，施工人員將芯線絕緣外皮損壞。2）電纜敷設(shè)過程中由于施工不慎將電纜小繞、擠壓、損傷。3）電纜頭制作過程中，不按規(guī)范施工造成絕緣不良。4）電纜保護(hù)管處理不當(dāng)，使電纜外皮損傷而造成絕緣不良。5）接線過程中由于技術(shù)人員工作失誤或施工人員粗心造成接線錯誤，而發(fā)生與其它回路或外殼接到一起。6）直流母線在聯(lián)接過程中，因絕緣

30、板絕緣不合格，使直流電源系統(tǒng)對地絕緣太低。7）直流小母線壓接過程中，絕緣端子損壞與外殼接觸。8）兩個直流系統(tǒng)連接錯誤。9）事故照明回路中燈座因安裝不合格與地接觸。10）由于施工工期或設(shè)計原因、控制電纜一端已施工完畢而另一端未施工，造成控制電纜芯線接地或因潮濕造成絕緣降低。11）信號光字牌接線柱與底座設(shè)計安裝不合理，線柱與外殼相碰。12）交流回路和直流回路合用同一根電纜，等等。（4）運(yùn)行、檢修維護(hù)的原因：由于運(yùn)行、檢修維護(hù)人員受業(yè)務(wù)技術(shù)水平限制，運(yùn)行檢修維護(hù)不到位，或在回路檢查和消除故障的過程中，錯誤地將直流系統(tǒng)接地，以及在檢修、測量和檢查過程中，由于誤操作而造成的直流系統(tǒng)接地故障。還有以下的原

31、因：1）由于氣候惡劣、潮濕，加熱裝置未開或者壞了，開關(guān)端子箱的門沒有關(guān)好造成戶外開關(guān)端子箱內(nèi)電纜或端子對地絕緣降低或爬電。2）由于氣候惡劣、潮濕，加熱裝置未開或者壞了，開關(guān)控子箱的門沒有關(guān)好造成戶外開關(guān)控制箱內(nèi)二次回路輔助接點(diǎn)對地絕緣降低或爬電。3）由于氣候惡劣、潮濕或漏雨，造成戶外閘刀接線箱內(nèi)電纜或端子對地絕緣降低或爬電。4）由于蓄電池維護(hù)不好造成對地絕緣降低或爬電。5）由于運(yùn)行檢修維護(hù)不到位，端子或接線柱結(jié)灰對地絕緣降低。6）由于檢修工作不到位，保護(hù)內(nèi)部對地絕緣降低或爬電。7）由于是氣候原因，老式變電所內(nèi)絕緣水平整體下降造成的直流系統(tǒng)接地，等等。還有其它原因造成的直流系統(tǒng)接地故障。2怎樣查

32、找、排除直流系統(tǒng)接地故障 直流系統(tǒng)發(fā)生一點(diǎn)接地之后，絕緣監(jiān)測裝置發(fā)出報警信號。運(yùn)行及維護(hù)人員應(yīng)盡快檢測出接地點(diǎn)的具體位置，并予以消除。排除直流接地故障,首先要找到接地的位置，這就是我們常說的接地故障定位。直流接地大多數(shù)情況不是一個點(diǎn)，可能是多個點(diǎn)，或者是一個片，真正通過一個金屬點(diǎn)去接地的情況是比較少見的。更多的會由于空氣潮濕，塵土粘貼，電纜破損，或設(shè)備某部分的絕緣降低，或外界其它不明因素所造成。大量的接地故障并不穩(wěn)定，隨著環(huán)境變化而變化。因此在現(xiàn)場查找直流接地是一個較為復(fù)雜的問題。在查找接地點(diǎn)及處理時，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）應(yīng)有兩人同時進(jìn)行；（2）應(yīng)使用帶絕緣的工具，以防造成直流短路或出現(xiàn)另一

33、點(diǎn)接地；（3）需進(jìn)行測量時，應(yīng)使用高內(nèi)阻電壓表或數(shù)字萬用表，表計的內(nèi)阻應(yīng)不低于2000W/V，嚴(yán)禁使用電池?zé)簦ㄍ簦┻M(jìn)行檢查；(4)需開二種工作票，作好安全措施，嚴(yán)防查找過程中造成斷路器跳閘等事故。（1） 拉回路法這是電力系統(tǒng)查直流接地故障一直沿用的一個簡單辦法。當(dāng)出現(xiàn)一點(diǎn)接地故障之后，運(yùn)行人員要首先縮小接地點(diǎn)可能所在的范圍，即確定哪一條饋線回路發(fā)生了接地故障。所謂拉路法是指：以次、分別、短時切斷直流系統(tǒng)中各直流饋線來確定接地點(diǎn)所在饋線回路的方法。例如，發(fā)現(xiàn)直流系統(tǒng)接地之后，先斷開某一直流饋線，觀察接地現(xiàn)象是否消失。如果接地現(xiàn)象未消失，立即恢復(fù)對該饋線的供電。再斷開另一條饋線進(jìn)行檢查。重復(fù)上述

34、過程，直至確定出接地點(diǎn)的所在饋線。用上述方法確定接地點(diǎn)所在饋線回路時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1).應(yīng)根據(jù)運(yùn)行方式、天氣狀況及操作情況，判斷接地點(diǎn)可能所在的范圍，以便在盡量少的拉路情況下能迅速確定接地點(diǎn)位置。2).拉路順序的原則是先拉信號回路及照明回路，最后拉操作回路；先拉室外饋線回路，后拉室內(nèi)饋線回路。3).斷開每一饋線的時間不應(yīng)超過3S，不論接地是否在被拉饋線上，應(yīng)盡快恢復(fù)供電。4).當(dāng)被拉回路中接有繼電保護(hù)裝置時，在拉路之前應(yīng)將直流消失后容易誤動的保護(hù)（例如發(fā)電機(jī)的誤上電保護(hù)、啟停機(jī)保護(hù)等）退出運(yùn)行。5).當(dāng)被拉回路中接有輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)裝置時（例如高頻保護(hù)等），在進(jìn)行拉路之前，首先要退出線路

35、兩側(cè)的縱聯(lián)保護(hù)。當(dāng)用拉路法找不出接地點(diǎn)所在饋線回路時，可能原因如下：(1)接地位置發(fā)生在充電設(shè)備回路中，或發(fā)生在蓄電池組內(nèi)部，或發(fā)生在直流母線上。(2)直流系統(tǒng)采用環(huán)路供電方式，而在拉路之前沒斷開環(huán)路時。(3)全直流系統(tǒng)對地絕緣不良。(4)各直流回路互相串電或有寄生回路。（2）直流接地選線裝置監(jiān)測法 這是一種在線監(jiān)測直流系統(tǒng)對地絕緣情況的裝置。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是能在線監(jiān)測，隨時告直流系統(tǒng)接地故障，并顯示出接地回路編號。缺點(diǎn)是該裝置只能監(jiān)測直流回路接地的具體接地回路或支路，但對具體的接地點(diǎn)無法定位。技術(shù)上它受監(jiān)測點(diǎn)安裝數(shù)量的限制，很難將接地故障縮小到一個小的范圍。而且該裝置必須進(jìn)行施工安裝，對舊系統(tǒng)

36、的改造很不便。此類裝置還普遍存在檢測精度不高，抗分布電容干擾差，誤報較多的問題。如果能有一種在監(jiān)測點(diǎn)上不受限制，檢測精度較高，選線準(zhǔn)確的直流接地選線裝置，應(yīng)是一種較好的選擇。 （3）便攜式直流接地故障定位裝置故障定位法 該裝置是近幾年開始在電力系統(tǒng)較為廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品。該裝置的特點(diǎn)是無需斷開直流回路電源,可帶電查找直流接地故障完全可以避免再用“拉回路”的方法,極大地提高了查找直流接地故障的安全性。而且該裝置可將接地故障定位到具體的點(diǎn)，便于操作。目前生產(chǎn)此類產(chǎn)品的廠家也較多,但真正好用的產(chǎn)品很少，絕大部分產(chǎn)品都存在檢測精度不高，抗分布電容干擾差，誤報較多的問題。3怎樣正確選擇直流接地故障查找地裝置

37、 按現(xiàn)場的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，從上面分布電容產(chǎn)生的對地容抗經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，選擇直流接地故障查找地裝置，一定要嚴(yán)格掌握兩個重要指標(biāo)，其一是裝置抗分布電容干擾，（目前絕大多數(shù)生產(chǎn)廠家的設(shè)備都未列出該指標(biāo)）。要求其抗分布電容干擾，對地分布電容系統(tǒng)總值應(yīng)大于或等于80mF，回路的對地分布電容系統(tǒng)值應(yīng)大于或等于8mF；其二是檢測接地故障的對地阻抗值應(yīng)大于或等于40K。達(dá)不到上述兩個指標(biāo)的直流接地故障查找地裝置，在現(xiàn)場應(yīng)用中，對大部分的直流系統(tǒng)接地故障往往檢測不出，更不用說用作定期巡檢裝置。第五章 查找直流系統(tǒng)接地故障的幾點(diǎn)討論據(jù)現(xiàn)場使用情況反映，絕大部分查找直流系統(tǒng)接地故障的裝置都不是很好用，其原因要從直流系統(tǒng)接地

38、說起，由于發(fā)電廠、變電站的直流系統(tǒng)是一個龐大的、復(fù)雜的直流電源網(wǎng)絡(luò)，所接設(shè)備多，母線、小母線層層分布，回路縱橫交錯，客觀上增大了查找直流接地故障的難度。 1.關(guān)于分布電容的討論 我們知道電容的特性是對直流呈現(xiàn)開路，對交流呈現(xiàn)一定阻抗特性,其阻抗的計算公式Zc=1/2fC其中f為交流信號頻率，C為電容量，C越大，該電容呈現(xiàn)的容抗就越小，頻率越高，該電容呈現(xiàn)的容抗也越小。變電站、發(fā)電廠直流系統(tǒng)的對地分布電容情況是直流系統(tǒng)越大，回路越復(fù)雜，所接設(shè)備越多,系統(tǒng)呈現(xiàn)的對地分布電容也越大，110kV、220kV和500kV不同電壓等級的變電站的直流系統(tǒng)其分布電容都不一樣。按現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，變電站、發(fā)電廠直流

39、系統(tǒng)的對地分布電容還與發(fā)電廠、變電站的投運(yùn)時間有關(guān)，投運(yùn)時間越長的變電站，分布電容也更大，一般來說，如果查找直流接地的檢測裝置以疊加低頻交流檢測信號方式在直流系統(tǒng)上，假設(shè)點(diǎn)的交流信號頻率f=2Hz (目前絕大多數(shù)裝置都采用5Hz)，那么，直流系統(tǒng)的分布電容對檢測裝置所疊加的低頻交流信號呈現(xiàn)阻抗就大，這就要求檢測裝置的精度要高。. 2. 對直流系統(tǒng)接地故障的定義標(biāo)準(zhǔn)的討論 上面說過直流接地是指直流系統(tǒng)正或負(fù)極對地絕緣阻抗值降低到某個規(guī)定值或某個設(shè)定值時，我們稱直流系統(tǒng)發(fā)生了接地故障。電力系統(tǒng)對直流系統(tǒng)的接地故障目前尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各個廠站按各自的要求將接地故障報警值按對地電壓不平衡情況定義。直流

40、系統(tǒng)絕緣監(jiān)測普遍采用平衡電橋方式來判定對地絕緣，即為正或負(fù)對地絕緣降低時，平衡電橋失去平衡，絕緣監(jiān)測指示上正對地或負(fù)對地電壓會升高或降低。由于平衡電橋回路選用的電阻目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。各直流屏生產(chǎn)廠家均有不同的平衡電橋電阻取值，就現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行情況，平衡電橋的電阻取值從1K36K不等，這樣僅僅用對地電壓的變化來說明接地故障的程度，顯然不是十分準(zhǔn)確的。直流系統(tǒng)對地的絕緣情況，準(zhǔn)確的說，應(yīng)該用阻抗來衡量。 發(fā)達(dá)國家的電力系統(tǒng)，對一座較大規(guī)模的發(fā)電廠、變電站，直流系統(tǒng)對地絕緣阻抗的報警值設(shè)定在50K，目前我國一些全套引進(jìn)進(jìn)口設(shè)備，管理先進(jìn)的個別發(fā)電廠（如大亞灣核電站），直流系統(tǒng)絕緣告警值仍沿用國外標(biāo)準(zhǔn)，

41、設(shè)為50K。事實(shí)上絕大部分的電廠、變電站，由于種種原因，其接地故障報警值一般設(shè)在5K25K之間，有些甚至更低。這就形成一個直流系統(tǒng)接地故障的怪圈，運(yùn)行水平高、管理嚴(yán)格的發(fā)電廠、變電站，比運(yùn)行水平低、管理松散發(fā)電廠、變電站的直流接地故障概率似乎還高。個別運(yùn)行水平低下的變電站一兩年也難有直流接地故障報警。其根本在于直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測平衡電橋電阻取值的極大差異，造成對地絕緣整定值過低，無法真正體現(xiàn)實(shí)際的絕緣情況。也查不到故障真正原因。 3. 關(guān)于多點(diǎn)接地及閉合環(huán)路接地，正負(fù)同時接地的討論 多點(diǎn)接地、環(huán)路接地、正負(fù)同時接地是查找直流系統(tǒng)接地故障的難點(diǎn)，這類接地故障對系統(tǒng)危害更大。“拉回路”是難以拉出接地

42、回路的。目前應(yīng)用中的無論是直流接地選線裝置還是便攜式查找接地裝置，絕大部分都無力處理以上的接地。因?yàn)榇祟惤拥毓收陷^為復(fù)雜，要求檢測設(shè)備具有相當(dāng)高的精度，抗分布電容指標(biāo)較高，否則就會出現(xiàn)誤報，使檢測無法進(jìn)行。環(huán)路接地檢測時，要能精確區(qū)分接地環(huán)路的不同位置接地程度的差異，經(jīng)分析比較，逐步逼近真正的接地故障點(diǎn)。同樣多點(diǎn)接地，無論是處于同一回路，還是分處于不同回路，在主回路上還能判別，往下查找已查不出接地支路或分支路，檢測設(shè)備的精度顯然不夠。如果檢測設(shè)備的抗分布電容干擾指標(biāo)不夠，還可能會出現(xiàn)更多誤報。正負(fù)同時接地，目前大部分直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測，已不能有效的報告接地故障，平衡電橋方式判定出的，僅僅是正接地

43、故障和負(fù)接地故障，同時接地時對地絕緣的差值。因此，定期巡檢直流系統(tǒng)的對地絕緣，對運(yùn)行安全要求較高的發(fā)電廠、變電站已十分必要。綜上所述，用儀器查找直流系統(tǒng)接地，最重要的是要解決直流系統(tǒng)分布電容的干擾，提高查找檢測設(shè)備的檢測精度，解決受對地分布電容干擾大和多點(diǎn)接地、環(huán)路接地的誤報問題。4. 關(guān)于直流接地故障選線裝置存在問題的討論老的變電站直流系統(tǒng)一般選用電磁型繼電器構(gòu)成的絕緣監(jiān)測裝置，它是利用電橋平衡的原理，主要存在以下問題：當(dāng)直流系統(tǒng)正負(fù)極絕緣電阻同等下降時，電橋未失去平衡，絕緣監(jiān)測裝置不能發(fā)出報警信號；絕緣監(jiān)測裝置發(fā)出報警信號后，運(yùn)行人員需要通過拉路的方法確定接地支路，費(fèi)時費(fèi)力且存在安全隱患。

44、而無人值班變電所要求直流系統(tǒng)配置微機(jī)型直流系監(jiān)視裝置。其基本功能是在線監(jiān)測直 流系統(tǒng)的母線電壓和對地絕緣電阻，顯示母線電壓值和正負(fù)母線對地絕緣電阻值。當(dāng)母線電壓過高過低或?qū)Φ亟^緣電阻過低時發(fā)出相應(yīng)的告警信號，告警門限參數(shù)可手工設(shè)置。另外，監(jiān)測裝置具有支路巡檢功能，可以在線檢測各饋線支路的絕緣電阻，通過RS485或RS422 串口，監(jiān)測裝置可以將直流系統(tǒng)正負(fù)母線對地的絕緣電阻值上送至系統(tǒng)監(jiān)控單元。目前，微機(jī)型接地選線裝置的原理是：(1) 利用直流傳感器來檢測各直流支路的對地漏電流來判斷支路是否發(fā)生接地。它是將直流供電系統(tǒng)的某一支路的正負(fù)極同時穿入高靈敏的直流傳感器中，當(dāng)支路對地絕緣正常時，穿過直

45、流傳感器的電流大小相等，方向相反，既總的電流為零，直流傳感器的輸出也為零。當(dāng)支路的某一極對地絕緣電阻下降到一定程度時（也稱為接地時），那么這兩極的電流會出現(xiàn)一個差值，也就是出現(xiàn)對地漏電流，直流傳感器就會產(chǎn)生輸出，以此來判明該支路是否發(fā)生接地故障。存在問題：該方法比較理想化，不需要向直流系統(tǒng)注入信號，且不受線路對地電容影響，直接采樣對地漏電流，利用歐姆定律直接計算接地線路的接地電阻。若直流傳感器采用磁平衡原理，做成有源傳感器，當(dāng)一次側(cè)有電流變化或有沖擊電流時，易發(fā)生剩磁變化。若直流傳感器做成無源傳感器，受電流沖擊后剩磁變化更大。這種剩磁變化會嚴(yán)重造成電流電壓放大器及數(shù)模轉(zhuǎn)換器的直流偏移，只有及時調(diào)節(jié)裝置的零點(diǎn)及傳感器特性，才能保障選線裝置的精度及穩(wěn)定性。這種做法給現(xiàn)場帶來極大的不便和麻煩，且造成選線裝置的不準(zhǔn)。(2) 在直流母線上注入低頻交流信號。它是將直流供電系統(tǒng)的某一支路的正負(fù)極同時穿入高靈敏度的交流傳感器中，當(dāng)直