直流接地故障探討1

1、直流系統(tǒng)接地故障的探討 點(diǎn)擊次數(shù)：153 發(fā)布時(shí)間：2009-12-14直流系統(tǒng)接地故障的探討直流系統(tǒng)是不接地系統(tǒng)，本文介紹直流接地的產(chǎn)生、接地的排除法、檢測(cè)裝置的原理、分析直流接地的危害性、探討直流接地的查找方法，希望為盡快安全排除直流系統(tǒng)接地故障提供幫助。 關(guān)鍵詞直流系統(tǒng)接地 多點(diǎn)接地 故障排除 發(fā)電廠、變電站的直流系統(tǒng)是由蓄電池組與浮充電裝置并聯(lián)供給直流負(fù)荷的運(yùn)行系統(tǒng)，主要是為控制回路、信號(hào)回路、繼電保護(hù)自動(dòng)裝置、斷路器分合操作等提供可靠穩(wěn)定的不間斷電源。由于分支網(wǎng)絡(luò)多、所接設(shè)備多等因素構(gòu)成了龐大而復(fù)雜的直流電源網(wǎng)絡(luò)，分為主母線、小母線、層層分布，回路復(fù)雜、單線交錯(cuò)、雙線交錯(cuò)，客觀上增加

2、了查找直流接地故障的難度。 正常情況下正負(fù)對(duì)地均為絕緣的，系統(tǒng)中有一點(diǎn)發(fā)生接地時(shí)，一般情況下并不影響直流系統(tǒng)運(yùn)行，但當(dāng)出現(xiàn)兩點(diǎn)及兩點(diǎn)以上接地時(shí)，就會(huì)造成正負(fù)極短路，開(kāi)關(guān)和保護(hù)回路誤動(dòng)、拒動(dòng)現(xiàn)象。同時(shí)直流系統(tǒng)的故障可能會(huì)造成更大故障隱患。所以當(dāng)發(fā)生接地時(shí)采用良好的儀器和準(zhǔn)確的判定方法是十分重要的。一、直流系統(tǒng)接地的產(chǎn)生1、 何為直流系統(tǒng)接地當(dāng)直流系統(tǒng)的正極或負(fù)極與大地之間的絕緣水平降到某一整定值或低于某一規(guī)定值時(shí)，統(tǒng)稱為直流系統(tǒng)接地；當(dāng)正極絕緣水平低于某一規(guī)定值時(shí)稱為正接地；當(dāng)負(fù)極絕緣水平低于某一規(guī)定值時(shí)稱為負(fù)接地。2、 為什么會(huì)造成直流系統(tǒng)接地直流系統(tǒng)是個(gè)不間斷工作長(zhǎng)期帶電的系統(tǒng),支路很多,負(fù)

3、荷涉及面廣，會(huì)由于環(huán)境改變、氣候變化、污染、高溫等引起電纜老化、接線端子老化,元件損壞以及設(shè)備本身等問(wèn)題引起絕緣水平下降。一般來(lái)說(shuō)，投運(yùn)時(shí)間越長(zhǎng)，其接地的概率越高，特別是發(fā)電廠比變電站接地更頻繁。3、 直流系統(tǒng)接地會(huì)造成哪些危害a） 接地的種類從現(xiàn)實(shí)直流系統(tǒng)接地的構(gòu)成上歸納起來(lái)有以下幾種:按接地極性分為正接地和負(fù)接地；按接地類型上分為直接接地；有的稱為金屬性接地（也稱完全接地）和間接接地，有的稱非金屬性接地（也稱非完全接地、），有的人還稱為半接地。此外還有按接地情況可分為單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、環(huán)路接地、絕緣降低和交流半接地等。由于各地的直接接地情況不一樣，所以產(chǎn)生了許多新名字，大體上是這幾種名字

4、。b） 正接地的危害由于斷路器跳閘線圈均接負(fù)極電源，當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)正極接地時(shí)，正極經(jīng)過(guò)大地，構(gòu)成回路。如圖1所示，當(dāng)圖中的A點(diǎn)和B點(diǎn)同時(shí)接地，相當(dāng)于A、B兩點(diǎn)通過(guò)大地相連接起來(lái)，中間繼電器2J1動(dòng)作生成斷路器的跳閘。同理，當(dāng)圖中的A點(diǎn)和C點(diǎn)同時(shí)接地，和圖中的A點(diǎn)、D點(diǎn)同時(shí)接地均可能生成斷路器的跳閘。圖1c） 負(fù)極接地的危害負(fù)極接地可能造成斷路器的拒絕動(dòng)作，如圖1所示，當(dāng)圖中的B點(diǎn)，正點(diǎn)同時(shí)接地，B、E點(diǎn)通過(guò)地構(gòu)成了回路，即B、E點(diǎn)相接將中間繼電器2J1短接，此時(shí)，如果系統(tǒng)發(fā)生事故，保護(hù)動(dòng)作由于中間繼電器2J1被短接，2J1不工作，斷路器不會(huì)動(dòng)作，產(chǎn)生拒動(dòng)現(xiàn)象，使事故越級(jí)擴(kuò)大。同理，當(dāng)圖中的E點(diǎn)和C

5、點(diǎn)同時(shí)接地和圖中的E點(diǎn)和D點(diǎn)同時(shí)接地均可能生成斷路器拒動(dòng)現(xiàn)象。二、如何查找接地點(diǎn)，排除故障危害我們從以上的直流接地危害中，可以看出無(wú)論是正極接地還是負(fù)極接地，只要有一個(gè)接地，即對(duì)地構(gòu)成了新的接地回路就要求迅速排除，否則一旦出現(xiàn)二點(diǎn)或多點(diǎn)接地就會(huì)發(fā)生故障，乃至發(fā)生事故。從目前現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中的情況和經(jīng)驗(yàn)所得，大致有以下幾種方法。直流接地回路一旦從直流系統(tǒng)中脫離運(yùn)行，直流母線的正負(fù)極對(duì)地電壓就會(huì)出現(xiàn)平衡。所以人們通常從直流接地回路瞬間停電，確定直流接地點(diǎn)是否發(fā)生在該回路，這就是所謂的“拉路法”。直流系統(tǒng)是個(gè)不間斷電源，基于它的特殊性，人們不能隨意停電。近年來(lái)隨計(jì)算機(jī)的大量使用，微機(jī)保護(hù)同樣也不允許人們隨

6、意斷開(kāi)直流電源?，F(xiàn)場(chǎng)排除故障中，經(jīng)常發(fā)生非正常的閉環(huán)回路，采用雙電源供電回路，以及變電站在現(xiàn)場(chǎng)施工、擴(kuò)建、修試過(guò)程中遺留了直流負(fù)載的信號(hào)回路、控制回路和保護(hù)回路之間沒(méi)有區(qū)分等等，使直流接地故障查找難度更加困難?！袄贩ā蓖斐闪丝刂苹芈坊虮Ｗo(hù)回路跳閘等事故。2.2 “拉路法”查找的安全步驟目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了眾多廠家的直流接地選線裝置。一般以“信號(hào)注入法”、“霍爾傳感器監(jiān)測(cè)法”、“磁飽和監(jiān)測(cè)法”三種原理設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，大致情況是在直流的各分支回路上安裝一個(gè)穿心式的電流互感器，各互感器感應(yīng)到的信號(hào)經(jīng)過(guò)直流接地選線裝置分析判斷，確定直流接地的分支回路，其安裝在支路回路上的傳感器編號(hào)和接地檢測(cè)儀顯示部分回

7、路對(duì)應(yīng)編號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是能在線監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各分支回路的接地狀態(tài)，查巡接地回路時(shí)，如 “全自動(dòng)的逐路測(cè)試法”，如果儀器測(cè)量是準(zhǔn)確性很高的話，是一種不可能缺少的自動(dòng)化設(shè)備。但由于其測(cè)量精度不高、誤報(bào)率較多、抗干擾能力差，各現(xiàn)場(chǎng)情況不一致等問(wèn)題，在使用上出現(xiàn)了一些問(wèn)題。使用便攜式的直流接地故障查找儀，查找直流接地不失為一種好方法，作為拉回路法的輔助測(cè)試儀，對(duì)接地故障的排除在時(shí)間上和安全上都是好幫手。其特點(diǎn)如人為拉路法，不需斷開(kāi)直流回路電源，移動(dòng)式的采集互感器在各分布回路上測(cè)量。如果出現(xiàn)接地回路就報(bào)警。這種設(shè)備在使用上是十分科學(xué)的。在原理上基本和在線裝置的信號(hào)注入法原理相似。由于其采集傳感器可以任意移動(dòng)，

8、利用其移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)還可以更具體地查找到各接地點(diǎn)。但由于目前產(chǎn)品和各直流系統(tǒng)的兼容性和抗干擾能力差的因素，誤報(bào)率十分高，并沒(méi)有大量采用和全面推廣，僅為查找時(shí)作為參考使用。三、直流接地檢測(cè)裝置1裝置的構(gòu)成 直流系統(tǒng)只能有一個(gè)接地點(diǎn)，即絕緣監(jiān)察繼電器的接地點(diǎn)。絕緣監(jiān)察繼電器是利用平衡電橋原理，當(dāng)直流系統(tǒng)的正極或負(fù)極對(duì)地絕緣阻抗降低到某一規(guī)定值或設(shè)定值，即使正對(duì)地電壓或負(fù)對(duì)地電壓差使電橋失去了平衡，發(fā)生了變化就可判定絕緣。它是由信號(hào)回路和監(jiān)察回路（直流絕緣監(jiān)察繼電器KVI，轉(zhuǎn)移開(kāi)關(guān)SM和電壓表PV）組成。如圖2所示。按其功能又可分為信號(hào)部分和測(cè)量部分。A信號(hào)部分圖2所示的右部為絕緣監(jiān)察裝置的信號(hào)部分，由

9、絕緣監(jiān)察繼電器KVI及信號(hào)（音響和光字牌HL）組成，R+、R-分別為假設(shè)的正、負(fù)母線對(duì)地絕緣電阻，用虛線相連接。R1、R2及R+、R-組成電橋接線。KVI中的R1、R2的數(shù)值要求相等（通常選R1=R2=1000），KD為高靈敏度的干簧管繼電器，KC為中間繼電器。正常情況下，正、負(fù)母線對(duì)地絕緣電阻R+、R-相等，繼電器KD線圈中只有微小的不平衡電流流過(guò)，繼電器不動(dòng)作。當(dāng)有一母線對(duì)地絕緣下降時(shí)，由于R+R-，所以電橋失去平衡，繼電器KD線圈中只有微小的不平衡電流流過(guò)，當(dāng)次電流達(dá)到其動(dòng)作值時(shí)，繼電器KVI動(dòng)作：KD啟動(dòng)，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合啟動(dòng)KC繼電器，KC的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，發(fā)出“母線對(duì)地絕緣電阻下降”的

10、信號(hào)（但不能分清是正母線還是負(fù)母線電阻下降）。B測(cè)量部分 在圖2的左半部畫(huà)出了由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SM和電壓表PV組成的測(cè)量部分。當(dāng)有母線對(duì)地絕緣降低時(shí)，信號(hào)部分先發(fā)出“母線絕緣降低”的音響和光字牌信號(hào)，值班人員將SM開(kāi)關(guān)依次打至“+母線對(duì)地電壓”和“-母線對(duì)地電壓”，則SM的2-1、4-5接通和5-8、1-4接通，分別測(cè)出+母線對(duì)地的電壓值和-母線對(duì)地的電壓值，電壓值低者即絕緣有損壞。然后根據(jù)已知的電壓表內(nèi)阻RV及直流母線工作電壓U，用計(jì)算的方法求成正、負(fù)極母線的對(duì)地絕緣電阻。C對(duì)繼電器KD的要求在下圖2中有一個(gè)人工接地點(diǎn)，是為測(cè)量母線對(duì)地電壓用的，當(dāng)直流回路中再有任一個(gè)短路接地點(diǎn)時(shí)，將會(huì)形成短路回路

11、。為防止在直流回路中由此短路電流引起其他繼電器發(fā)生誤動(dòng)作，則繼電器KD的線圈必須具有足夠大的電阻值，一般對(duì)220V直流系統(tǒng)選用RKD30k的線圈，其啟動(dòng)電流為1.4mA。于是，為防止繼電器發(fā)生誤動(dòng)作，回路中的其他繼電器線圈的啟動(dòng)電流都應(yīng)大于1.4mA。所以，在220V直流系統(tǒng)中，當(dāng)任一母線的絕緣電阻下降至1520k時(shí)，絕緣監(jiān)察繼電器便會(huì)立即發(fā)出信號(hào)。圖2四、人工故障排除方法變電站的直流接地雖然是復(fù)雜的，無(wú)論是常規(guī)保護(hù)還是微機(jī)保護(hù)，其故障的排除法是一致的。采用拉路尋找分段處理的方法，以先信號(hào)和照明部分，后操作部分；先室外部分后室內(nèi)的原則。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的故障排除經(jīng)驗(yàn)，筆者對(duì)其方法進(jìn)行整理如下：1. 首

12、先確定是正極接地還是負(fù)極接地，測(cè)量正負(fù)極對(duì)地電壓，有效區(qū)分是正極接地還是負(fù)極接地。2. 兩段母線之間的區(qū)分，使查找的接地不會(huì)大范圍擴(kuò)大，確定發(fā)生直流接地在哪一段。3. 如果有直流接地選線的裝置，不能準(zhǔn)確確定，有誤報(bào)的現(xiàn)象，請(qǐng)退出運(yùn)行中的直流接地檢測(cè)儀。4. 如果站內(nèi)二次回路有在施工的或有檢修試驗(yàn)的應(yīng)立即停止，拉開(kāi)其工作電源，看信號(hào)是否消除。5. 采用分段分部位拉路法，操作電源一定要由蓄電池供電，先停下重要的回路，如信號(hào)回路和照明回路等。應(yīng)按照下列順序進(jìn)行 斷合現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)工作電源 斷合故障照明回路 斷合信號(hào)回路 斷合閘回路 斷合附助設(shè)備 斷合蓄電池回路五、目前國(guó)內(nèi)監(jiān)測(cè)儀器測(cè)量狀態(tài) 直流監(jiān)測(cè)裝置都是

13、采用電橋原理，無(wú)論是常規(guī)的電橋還是微機(jī)型的電橋，都是以對(duì)地電壓為依據(jù)，監(jiān)測(cè)裝置往往以系統(tǒng)正負(fù)極對(duì)地絕緣阻抗到規(guī)定值或某一設(shè)定值確定為直流系統(tǒng)發(fā)生了接地。各個(gè)廠站都是各自按對(duì)地電壓差（為不平衡狀態(tài)）來(lái)設(shè)定，平衡電橋的回路選用電阻，目前無(wú)一流標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家DC/T724-2000標(biāo)準(zhǔn)中確定220V系統(tǒng)為25K，110V系統(tǒng)為7K，僅說(shuō)明直流接地在等于某一數(shù)值時(shí)一定要進(jìn)行故障排除。由于各直流屏生產(chǎn)廠家（監(jiān)測(cè)裝置廠家）均有不同的電橋取值，并沒(méi)有相關(guān)的規(guī)定，從實(shí)際的各廠家情況看，平衡電橋電阻取值為1-40K不等，這樣也正說(shuō)明了以電壓的變化來(lái)說(shuō)明接地故障的程度是不十分準(zhǔn)確。其實(shí)在國(guó)外的一些廠站主要是110V直

14、流電源其接地阻抗是設(shè)定為50K。目前我國(guó)大亞灣核電站就是引進(jìn)國(guó)外的設(shè)備，其直流絕緣告警值還是以50K為依據(jù)，實(shí)際上其電橋內(nèi)阻為400K。事實(shí)上我國(guó)運(yùn)行的直流系統(tǒng)接地報(bào)警都是設(shè)在25K以下（參考電力標(biāo)準(zhǔn)），其電橋值僅為1-40K之間。變電站的直流接地故障概率似乎不高的真正原因，無(wú)法準(zhǔn)確體現(xiàn)實(shí)際的絕緣情況。一些運(yùn)行幾十年的變電站和電廠，一年也難得有接地報(bào)警，即使出現(xiàn)了接地故障誤動(dòng)事故，也無(wú)法查證說(shuō)明其真正原因和機(jī)理。六、接地故障的簡(jiǎn)易判斷(1)先判明故障性質(zhì)有利于故障點(diǎn)的查找。以正極接地為例，若直流系統(tǒng)正極對(duì)地電壓低于20%額定電壓或趨于0伏;負(fù)極對(duì)地電壓高于額定電壓或略低于額定電壓，則此類接地故

15、障是金屬性接地，也稱全電壓接地。產(chǎn)生上述故障的原因多為控制回路二次線脫落接地，如開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)線頭脫落;二次電纜絕緣損壞;直流帶電體直接碰觸金屬接地體等; 如非金屬性接地故障時(shí)，接地極母線對(duì)地電壓低于50%額定電壓、高于20%額定電壓;非接地極母線電壓高于50%額定電壓，是雨、水、霧潮氣侵入直流系統(tǒng);煤灰、飛塵、小動(dòng)物進(jìn)入等導(dǎo)致此類接地故障的情況較多。七、結(jié)論為了防止直流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)其他任何一點(diǎn)發(fā)生接地時(shí)而引起繼電器的誤動(dòng)，減少不必要的故障，要求絕緣監(jiān)測(cè)繼電器的線圈具有足夠大的電阻值，最好是采用光電原理或高阻（500K以上）使直流系統(tǒng)的正式負(fù)極對(duì)地之間沒(méi)有一個(gè)真正的接地點(diǎn)，假如直流系統(tǒng)一旦發(fā)生一點(diǎn)接

16、地，只有一個(gè)接地點(diǎn)，監(jiān)測(cè)裝置就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)也不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)和拒動(dòng)事故，同時(shí)兩段監(jiān)測(cè)上的絕緣繼電器并列運(yùn)行也不會(huì)造成任何事故，以適應(yīng)電力系統(tǒng)和安全穩(wěn)定。筆者認(rèn)為開(kāi)發(fā)一種高阻抗的直流接地監(jiān)測(cè)裝置是能大大提高直流系統(tǒng)安全運(yùn)行，也是一件十分有益的事情。發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)是十分重要的電源系統(tǒng)，它是一個(gè)獨(dú)立的電源，不受發(fā)電機(jī)、廠用電、站用變以及系統(tǒng)運(yùn) 行方式改變的影響，為電力系統(tǒng)的控制回路、信號(hào)回路、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及事照明等提供可靠穩(wěn)定的不間斷電源，它還為斷路器的分、合閘提供操作電源。 由于直流電源在二次系統(tǒng)所處的重要地位，直流系統(tǒng)自身的可靠及安全直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的安全，盡管直流電源 十分穩(wěn)定可靠，

17、但實(shí)際應(yīng)用中，由于電力系統(tǒng)應(yīng)用直流電源的特殊性，特別是控制回路和保護(hù)回路的應(yīng)用，使直流系統(tǒng)的故障成為電力系統(tǒng)更大故障的事故隱患，這就是我們常說(shuō)的直流系統(tǒng)接地故障危害。 一、關(guān)于直流系統(tǒng)接地 1、什么叫直流系統(tǒng)接地？ 由于直流電源為帶極性的電源，即電源正極和電源負(fù)極。交流電源是無(wú)極性電源，電力系統(tǒng)交流電源有一個(gè)真正的“地”，這個(gè)地也是電力系統(tǒng)安全的一個(gè)重要概念。為了系統(tǒng)安全，變電站、發(fā)電廠所有設(shè)備的外殼都會(huì)牢牢的接在這個(gè)“地”，而且希望其阻抗越低越好。直流電源的“地”對(duì)直流電路來(lái)講僅僅是個(gè)中性點(diǎn)的概念，這個(gè)地與交流的“大地”是截然不同的。 如果直流電源系統(tǒng)正極或負(fù)極對(duì)地間的絕緣電阻值降低至某一整

18、定值，或者低于某一規(guī)定值，這時(shí)我們稱該直流系統(tǒng)有正接地故障或負(fù)接地故障。 2、直流系統(tǒng)為什么會(huì)接地？ 發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)所接設(shè)備多、回路復(fù)雜，在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中會(huì)由于環(huán)境的改變、氣候的變化、電纜以及接頭的老化，設(shè)備本身的問(wèn)題等等，而不可避免的發(fā)生直流系統(tǒng)接地。特別在發(fā)電廠、變電站建設(shè)施工中或擴(kuò)建過(guò)程中，由于施工及安裝的種種問(wèn)題，難以避免的會(huì)遺留電力系統(tǒng)故障的隱患，直流系統(tǒng)更是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。投運(yùn)時(shí)間越長(zhǎng)的系統(tǒng)接地故障的概率越大。 3、直流系統(tǒng)接地的危害 （1）接地分類:由于直流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接比較復(fù)雜，其接地情況歸納起來(lái)有以下種種：按接地極性分為正接地和負(fù)接地按接地種類可分為直接接地，亦稱金屬接地

19、或全接地和間接接地，亦稱非金屬接地或半接地；按接地的情況可分為單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、環(huán)路接地和絕緣降低或稱片接地。 （2）正接地可能導(dǎo)致斷路器誤跳閘 由于斷路器跳閘線圈均接負(fù)極電源，故當(dāng)發(fā)生正接地時(shí)可能導(dǎo)致斷路的跳閘。 （3）負(fù)接地可能導(dǎo)致斷路器的拒跳閘，斷路器不會(huì)跳開(kāi)，產(chǎn)生拒動(dòng)，會(huì)使事故越級(jí)擴(kuò)大。 二、怎樣查找、排除直流系統(tǒng)接地故障 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(shuō)的接地故障定位。直流接地大多數(shù)情況不是一個(gè)點(diǎn)，可能是多個(gè)點(diǎn)，或者是一個(gè)片，真正通過(guò)一個(gè)金屬點(diǎn)去接地的情況是比較少見(jiàn)的。更多的會(huì)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。

20、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(chǎng)查找直流接地是一個(gè)較為復(fù)雜的問(wèn)題。 1、 查直流接地的方法 （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(gè)簡(jiǎn)單辦法。所謂“拉回路”，就是停掉該回路的直流電源，停電時(shí)間應(yīng)小于三秒。一般先從信號(hào)回路，照明回路，再操作回路，保護(hù)回路等等。該種方法，由于二次系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，大部分的廠站由于施工或擴(kuò)建中遺留的種種問(wèn)題，使信號(hào)回路與控制回路和保護(hù)回路一個(gè)嚴(yán)格的區(qū)分，而且更多的還形成一些非正常的閉環(huán)回路，必然增大了拉回路查找接地故障的難度。正由于回路接線存在不確定性，往往令在拉回路的過(guò)程中，常常發(fā)生人為的跳閘事故，再加上微機(jī)保護(hù)的大量應(yīng)用，微

21、機(jī)保護(hù)由于計(jì)算機(jī)的運(yùn)行特性也不允許隨意斷電。2001年10月，廣西電力局中心調(diào)度所繼?？瓢l(fā)文，明令禁止“拉回路”查找直流接地。 “拉回路”可能導(dǎo)致控制回路和保護(hù)回路重大事故發(fā)生。 （2）、直流接地選線裝置監(jiān)測(cè)法 這是一種在線監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣情況的裝置。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是能在線監(jiān)測(cè)，隨時(shí)報(bào)告直流系統(tǒng)接地故障，并顯示出接地回路編號(hào)。缺點(diǎn)是該裝置只能監(jiān)測(cè)直流回路接地的具體接地回路或支路，但對(duì)具體的接地點(diǎn)無(wú)法定位。技術(shù)上它受監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝數(shù)量的限制，很難將接地故障縮小到一個(gè)小的范圍。而且該裝置必須進(jìn)行施工安裝，對(duì)舊系統(tǒng)的改造很不便。此類裝置還普遍存在檢測(cè)精度不高，抗分布電容干擾差，誤報(bào)較多的問(wèn)題。如果能有

22、一種在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上不受限制，檢測(cè)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(kāi)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(wú)需斷開(kāi)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(cè)精度不高，抗分布電容干擾差，誤報(bào)較多的問(wèn)題。 三、查找直流系統(tǒng)接地故障的深層次分析 據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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

23、統(tǒng)接地說(shuō)起，由于發(fā)電廠、變電站的直流系統(tǒng)是一個(gè)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(cuò)，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(duì)直流呈現(xiàn)開(kāi)路，對(duì)交流呈現(xiàn)一定阻抗特性，其阻抗的計(jì)算公式Zc=1/2fC其中f為交流信號(hào)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(duì)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(duì)地分布電容也越大，按現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，變電站、發(fā)電廠直流系統(tǒng)的對(duì)地分布電容還與發(fā)電廠、變電站的投運(yùn)時(shí)間有關(guān)，投運(yùn)時(shí)間越長(zhǎng)的變電站，分布

24、電容也更大，一般來(lái)說(shuō)，如果查找直流接地的檢測(cè)裝置以疊加低頻交流檢測(cè)信號(hào)方式在直流系統(tǒng)上，假設(shè)點(diǎn)的交流信號(hào)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(duì)檢測(cè)裝置所疊加的低頻交流信號(hào)。 2、對(duì)直流系統(tǒng)接地故障的定義標(biāo)準(zhǔn)的討論 上面說(shuō)過(guò)直流接地是指直流系統(tǒng)正或負(fù)極對(duì)地絕緣阻抗值降低到某個(gè)規(guī)定值或某個(gè)設(shè)定值時(shí)，我們稱直流系統(tǒng)發(fā)生了接地故障。電力系統(tǒng)對(duì)直流系統(tǒng)的接地故障目前尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)廠站按各自的要求將接地故障報(bào)警值按對(duì)地電壓不平衡情況定義。直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)普遍采用平衡電橋方式來(lái)判定對(duì)地絕緣，即為正或負(fù)對(duì)地絕緣降低時(shí)，平衡電橋失去平衡，絕緣監(jiān)測(cè)指示上正對(duì)地或負(fù)對(duì)地電壓

25、會(huì)升高或降低。由于平衡電橋回路選用的電阻目前尚無(wú)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(chǎng)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(duì)地電壓的變化來(lái)說(shuō)明接地故障的程度，顯然不是十分準(zhǔn)確的。直流系統(tǒng)對(duì)地的絕緣情況，準(zhǔn)確的說(shuō)，應(yīng)該用阻抗來(lái)衡量。 發(fā)達(dá)國(guó)家的電力系統(tǒng)，對(duì)一座較大規(guī)模的發(fā)電廠、變電站，直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣阻抗的報(bào)警值設(shè)定在50K，目前我國(guó)一些全套引進(jìn)進(jìn)口設(shè)備，管理先進(jìn)的個(gè)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(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，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(bào)警值一般設(shè)在5K25K之間，有些甚至更低。這就形成一個(gè)直

26、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(gè)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(bào)警。其根本在于直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)平衡電橋電阻取值的極大差異，造成對(duì)地絕緣整定值過(guò)低，無(wú)法真正體現(xiàn)實(shí)際的絕緣情況。哪怕斷路器因直流系統(tǒng)接地故障有過(guò)誤跳，也查不到事故真正原因。 3、關(guān)于多點(diǎn)接地及閉合環(huán)路接地，正負(fù)同時(shí)接地的討論 多點(diǎn)接地、環(huán)路接地、正負(fù)同時(shí)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(duì)系統(tǒng)危害更大?！袄芈贰笔请y以拉出接地回路的。目前應(yīng)用中的無(wú)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(wú)力處理以上

27、的接地。因?yàn)榇祟惤拥毓收陷^為復(fù)雜，要求檢測(cè)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(huì)出現(xiàn)誤報(bào)，使檢測(cè)無(wú)法進(jìn)行。環(huán)路接地檢測(cè)時(shí)，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(wú)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(cè)設(shè)備的精度顯然不夠。如果檢測(cè)設(shè)備的抗分布電容干擾指標(biāo)不夠，還可能會(huì)出現(xiàn)更多誤報(bào)。正負(fù)同時(shí)接地，目前大部分直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)，已不能有效的報(bào)告接地故障，平衡電橋方式判定出的，僅僅是正接地故障和負(fù)接地故障，同時(shí)接地時(shí)對(duì)地絕緣的差值。因此，定期巡檢直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣，對(duì)運(yùn)行安全

28、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(cè)設(shè)備的檢測(cè)精度，解決受對(duì)地分布電容干擾大和多點(diǎn)接地、環(huán)路接地的誤報(bào)問(wèn)題。 四、怎樣正確選擇直流接地故障查找地裝置 按現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，從上面分布電容產(chǎn)生的對(duì)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(gè)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(duì)地分布電容系統(tǒng)總值應(yīng)大于或等于80MF，回路的對(duì)地分布電容系統(tǒng)值應(yīng)大于或等于8MF；其二是檢測(cè)接地故障的對(duì)地阻抗值應(yīng)大于或等于40K。達(dá)不到上述兩個(gè)指標(biāo)

29、的直流接地故障查找地裝置，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，對(duì)大部分的直流系統(tǒng)接地故障往往檢測(cè)不出，更不用說(shuō)用作定期巡檢裝置。 五、查找直流接地故障的技巧 1、查找及時(shí)。因直流接地故障常常隨環(huán)境、氣候的變化而變化，十分不穩(wěn)定，造成難以查找的事故隱患，只要出現(xiàn)故障應(yīng)立即查找。 2、定期巡檢直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣。不一定故障出現(xiàn)時(shí)再去查找排除。利用精度較高的查找裝置定期對(duì)各個(gè)直流回路進(jìn)行檢查，記下絕緣較差的直流回路，待氣候漸濕時(shí)，再重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。目前已有部分電廠和變電站采用此法，并已開(kāi)始建立這種經(jīng)常性的工作（主要在500KV變電站和部分接地較多的30萬(wàn)KW以上發(fā)電機(jī)組）。 3、按序查找，先信號(hào)回路，事故照明回路，再操作回路，

30、控制回路，保護(hù)回路。先重點(diǎn)檢測(cè)絕緣情況較差的回路。 4、對(duì)環(huán)路供電的直流系統(tǒng)應(yīng)先斷開(kāi)環(huán)路開(kāi)關(guān)，如果客觀上已斷不開(kāi)的環(huán)路（此類情況現(xiàn)場(chǎng)情況很多），應(yīng)對(duì)檢測(cè)到的接地故障回路（環(huán)路接地，表現(xiàn)出來(lái)一般都是兩個(gè)以上回路）其接地精度仔細(xì)分多樣，找出接地更嚴(yán)重的回路，繼續(xù)查找。 5、選用高精度的查找裝置，對(duì)接地告警比較嚴(yán)重的，大部分情況都并非一點(diǎn)接地，應(yīng)用精度較高的檢測(cè)裝置區(qū)分不同故障程度的回路，從接地故障嚴(yán)重的回路的入手2.1絕緣監(jiān)察裝置技術(shù)原理存在的問(wèn)題對(duì)于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)而言，電廠、變電站多年運(yùn)行后，電纜絕緣普遍下降，各種端子箱、機(jī)構(gòu)箱、刀閘輔助接點(diǎn)箱等生銹損壞，密封性下降，遇雨、雪、濕霧天氣，易發(fā)生接地；而

31、且，往往為非金屬性接地(對(duì)地阻值高)、多點(diǎn)接地、正負(fù)極均有接地以及正、負(fù)極絕緣電阻之差較小，形成對(duì)稱性接地故障接地性質(zhì)。而目前各種直流絕緣監(jiān)察裝置(含常規(guī)型、微機(jī)型)對(duì)于直流系統(tǒng)接地的監(jiān)察報(bào)警均采用電橋平衡原理，對(duì)上述高阻對(duì)稱性接地?zé)o法有效檢測(cè)。因受電橋平衡原理的限制，裝置只能監(jiān)測(cè)非對(duì)稱性直流接地故障，在正、負(fù)極絕緣電阻均等下降或其值相接近時(shí)，裝置不能反應(yīng)?，F(xiàn)有各類裝置的對(duì)地直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置的靈敏度均在兩極絕緣電阻之比為2：1至10：1的范圍。而且，若兩極絕緣電阻相差較大，而實(shí)際上任一級(jí)的絕緣水平并未低于允許值的情況下，也可能報(bào)警，使檢測(cè)人員誤認(rèn)為絕緣水平下降。2.2支路檢測(cè)原理存在的問(wèn)題隨著

32、微機(jī)保護(hù)大量抗干擾電容的安裝使用，直流系統(tǒng)開(kāi)環(huán)輻射供電運(yùn)行方式的采用使直流系統(tǒng)的對(duì)地電容電流增大。現(xiàn)國(guó)內(nèi)廣泛使用向系統(tǒng)注入信號(hào)方式的微機(jī)型絕緣支路選線裝置，實(shí)際上已無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)接地支路的有效查找。當(dāng)電容電流大于檢測(cè)裝置對(duì)絕緣電阻泄漏電流的整定值時(shí)，將造成誤發(fā)信號(hào)，影響裝置的正確判斷。河北省電力公司曾對(duì)4個(gè)廠家的產(chǎn)品進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)，結(jié)論：(1)某支路電阻性接地20k時(shí)，支路查找判斷準(zhǔn)確性相差較大；電阻性接地30k時(shí)，接地支路判斷均不正確。(2)某二支路分別電阻性接地10k時(shí)，支路查找誤報(bào)、漏報(bào)。(3)加入40F電容后支路檢測(cè)失效。運(yùn)行實(shí)踐也證明：如石家莊500kV廉州樞紐變電站，安裝有國(guó)內(nèi)某廠

33、的接地選線儀。在380V控制電源直流接地時(shí)，報(bào)出220kV、500kV回路直流接地，對(duì)運(yùn)行、檢修人員查找接地造成了極大的干擾，危及電網(wǎng)安全運(yùn)行。2.3接地支路的分支接地支路的查找，無(wú)有效手段目前，隨著繼電保護(hù)反事故措施的落實(shí)，直流系統(tǒng)中保護(hù)、控制熔斷器越分越細(xì)，數(shù)量越來(lái)越多，造成直流屏饋出支路下的分支支路數(shù)量越來(lái)越多?，F(xiàn)有的微機(jī)支路檢測(cè)裝置采用的加裝檢測(cè)互感器的方法從技術(shù)上、成本上已難以滿足要求。有的廠家推出了便攜式定點(diǎn)查點(diǎn)設(shè)備，原理仍為注入信號(hào)式，其缺點(diǎn)前面已述。特別需要指出的是，此型裝置的電流傳感器必須為卡鉗式，有氣隙檢測(cè)分散性大。2.4現(xiàn)有的各類絕緣監(jiān)察裝置不能自動(dòng)滿足直流系統(tǒng)運(yùn)行方式變

34、化的要求按照國(guó)電公司新下發(fā)的反事故技術(shù)措施“防止電力生產(chǎn)重大事故的25項(xiàng)重點(diǎn)要求”，樞紐變電站直流系統(tǒng)廣泛采用雙組蓄電池、單母線分段接線方式。兩段直流的母線在并列運(yùn)行方式下(如單組蓄電池容量試驗(yàn)時(shí))，要求及時(shí)停運(yùn)某一段母線的直流絕緣監(jiān)察裝置，以保證直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻不降低，否則可能造成在直流一點(diǎn)接地時(shí)繼電器誤動(dòng)；在兩段直流母線分列運(yùn)行方式下，要求及時(shí)投運(yùn)兩段母線的絕緣監(jiān)察裝置，否則會(huì)造成一段直流母線失去絕緣監(jiān)視。以常規(guī)直流絕緣監(jiān)察裝置為例：兩段直流母線分列運(yùn)行時(shí)，是兩個(gè)獨(dú)立的直流系統(tǒng)，每段母線均投運(yùn)一套監(jiān)察裝置。為了測(cè)量對(duì)地電位，每個(gè)絕緣監(jiān)察裝置設(shè)有一個(gè)人為的接地點(diǎn)。為防止在直流網(wǎng)絡(luò)中其它任

35、何地方再發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)而引起繼電器誤動(dòng)，要求絕緣監(jiān)察繼電器的線圈具有足夠大的電阻值。(對(duì)220V直流系統(tǒng)該線圈的電阻值為30k，其起動(dòng)電流為1.4mA。系統(tǒng)中其它繼電器的起動(dòng)電流都應(yīng)選擇大于1.4mA)。在并列運(yùn)行時(shí)，相當(dāng)于一條直流母線一個(gè)直流系統(tǒng)，必須在并列前停運(yùn)一段母線的絕緣監(jiān)察裝置，否則會(huì)造成兩個(gè)30k電阻并列，對(duì)地絕緣電阻變?yōu)?5k，造成一點(diǎn)接地(220kV直流系統(tǒng)對(duì)地絕緣報(bào)警值為20k)。此時(shí)如再有另一點(diǎn)接地，其接地電流足以造成某些繼電器誤動(dòng)。(幾年前石家莊市內(nèi)某電廠就因?yàn)榻^緣監(jiān)察裝置對(duì)地電阻偏小，再有一點(diǎn)接地就造成保護(hù)誤動(dòng)事故)。同理，在兩段母線由并列運(yùn)行轉(zhuǎn)分列運(yùn)行后，應(yīng)及時(shí)將已停

36、運(yùn)的一段母線絕緣監(jiān)察裝置投入，否則會(huì)造成該段母線及其系統(tǒng)失去對(duì)地絕緣監(jiān)察。現(xiàn)有的各類直流絕緣裝置均不能自動(dòng)適應(yīng)兩段直流母線的分、并列運(yùn)行方式，一般采用在二次接線上利用手動(dòng)開(kāi)關(guān)或母線聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)切換停運(yùn)一套裝置的接地方式。有的廠家產(chǎn)品甚至不設(shè)手動(dòng)開(kāi)關(guān)，通過(guò)斷開(kāi)一套裝置的接于直流母線的熔斷器而停運(yùn)裝置。(1)手動(dòng)開(kāi)關(guān)一般采用如下方式：兩段母線分列運(yùn)行時(shí)，Q置位置三，13、23均接通，兩套裝置獨(dú)自運(yùn)行；兩段母線并列運(yùn)行時(shí)，Q置位置一(或二)，一套裝置無(wú)接地點(diǎn)停運(yùn)，一套運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)視兩段母線。(2)或者采用固定停、投一套裝置的方法：手動(dòng)方式受人員因素影響大，而且母線運(yùn)行方式的變化是較少進(jìn)行的操作，

37、運(yùn)行檢修人員對(duì)此易忽略。利用輔助接點(diǎn)方式原理與上圖相似，只是手動(dòng)開(kāi)關(guān)換成了聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)。此方式受接點(diǎn)可靠性因素的影響，特別對(duì)于較復(fù)雜的接線，兩段母線間有多個(gè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)以及動(dòng)控母線分開(kāi)時(shí)，需多個(gè)接點(diǎn)組合判別的情況，難以滿足運(yùn)行可靠性的要求。3對(duì)策及效果為解決上述問(wèn)題，我們與協(xié)作單位聯(lián)合研制一種新型的微機(jī)直流接地選線監(jiān)測(cè)裝置GYM直流接地選線監(jiān)測(cè)儀，并做為河北省電力公司2001年科技項(xiàng)目。該裝置相比以往各類裝置，通過(guò)在技術(shù)原理上的改進(jìn)，使之更好地滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要。3.1GYM的工作原理采用平衡電橋與不平衡電橋相結(jié)合，可有效地檢測(cè)正、負(fù)極同時(shí)接地或延續(xù)發(fā)展正、負(fù)極接地，對(duì)地絕緣電阻不受正、負(fù)極接

38、地電阻是否相同或接近的影響。其工作原理：當(dāng)設(shè)備工作在平衡狀態(tài)時(shí)，K1、K2合上，為段母線提供一個(gè)接地點(diǎn)，記錄下此時(shí)的正母線對(duì)地電壓、負(fù)母線對(duì)地電壓，以及段各支路的對(duì)地漏電流值。如果此時(shí)有一點(diǎn)接地發(fā)生，此時(shí)的|V正| |V負(fù)|，根據(jù)電壓的偏差值就可得出接地電阻的阻值。當(dāng)發(fā)生正負(fù)同時(shí)接地時(shí)，則此方法不能準(zhǔn)確測(cè)出接地電阻，而需要使用不平衡方法檢測(cè)母線對(duì)地絕緣。當(dāng)設(shè)備處于自動(dòng)檢測(cè)方式時(shí)，首先采用平衡電橋K1、K2合上，當(dāng)接地的正負(fù)母線的對(duì)地電阻不相等，或不同時(shí)相等，則會(huì)造成正母線對(duì)地及負(fù)母線對(duì)地的電壓偏差，此偏差一旦超過(guò)設(shè)定的值(10V)時(shí)，設(shè)備將啟動(dòng)一次不平衡檢測(cè)，即將K1、K2分別合上一次，記錄K1合上時(shí)的正負(fù)母線對(duì)地電壓及支路漏電流；K2合上時(shí)正負(fù)母線對(duì)地電壓及支路漏電流，根據(jù)母線對(duì)地的4個(gè)電壓值，即可計(jì)算出正負(fù)母線的對(duì)地電阻R=(V3V1)R0/V1 R=(V2V4) R0/V4再結(jié)合支路的2個(gè)漏電流值，即可計(jì)算出支路對(duì)地的電阻Rn及Rn，段母線的檢測(cè)方法同段母線。為了克服系統(tǒng)電容的影響，我們采用切換后延時(shí)采樣，以避開(kāi)電容充放電的過(guò)渡過(guò)程的影響。3.2對(duì)直流系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響采用將電橋改為分別投入兩段母線的方法，使直流系統(tǒng)的、段母線是否并列運(yùn)行不影響