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摘要：在变电站中，直流系统是非常重要的一个组成部分，其运行的可靠性将直接对电厂的运行安全性产生影响。本文将就直流系统接地故障进行一定的研究与分析。
关键词：直流系统；接地故障；原因分析；故障查找
1 引言
直流系统是电厂电力系统中一个重要的组成部分，它不受厂内外交流电源及系统运行方式改变的影响，为电厂运行相关的仪表、控制、监测和事故照明等重要负荷提供可靠稳定的不间断电源。由于直流系统的重要地位，其可靠性直接影响到整个电厂的安全。
电厂在实际运行中，容易受多方面因素影响使直流系统出现接地故障。当直流系统发生一点接地时，由于没有短路电流流过，直流系统仍能继续运行。虽然这不会带来直接的危害，但还是需要及时对接地故障进行消除，避免其演变成两点接地而造成更为严重的后果。对此，就需要我们对直流系统接地故障充分了解的基础上做好其原因分析及故障排查工作。
2 直流系统接地的概念
交流电源是无极性的电源，为了系统安全，所有设备的外壳都会接地，并且接地电阻越小越好。而直流电源为有极性的电源（即电源的正极与负极），直流电源的“地”相当于中性点的概念，与交流“大地”的零电位是完全不同的。当直流系统的正极或负极对地间的绝缘降低至某一整定值时，称之为直流系统有正接地故障或负接地故障。
3 直流系统接地的分类
由于直流系统的网络连接复杂多样，其接地有多种分类方式。按极性接地的分类最为普遍，分为正极接地和负极接地。直流系统如果仅有一点接地，对二次回路不会造成事故，如果有两点接地，就可能发生断路器误动或拒动。正极接地发生时，电气设备有误动的可能性。一般情况下，直流系统在正常运行时，保护继电器线圈以及分、合闸线圈只会同电源的负极接通，不会产生动作。当正极接地出现时，这些回路则有可能因再次接地而与电源正极接通，从而产生继电器或断路器误动作。负极接地发生时，当回路中再有一点出现接地时，保护继电器线圈以及分、合闸线圈可能因为发生短接而导致继电保护装置拒动。当正极、负极各有一点接地时，则会在熔断电源保险的同时使控制回路及自动装置都失去电源。除此之外，直流系统接地按接地种类可分为直接接地和间接接地，直接接地亦称金属接地或全接地，间接接地亦称非金属接地或半接地；按接地的情况可分为单点接地、多点接地、环路接地和片接地。
4 直流接地故障发生原因
电厂直流系统具有外露部分多、线路长以及分布范围广等特点，在实际运行中非常容易受到环境、气候、人为以及自然等方面因素的影响，其中，导致故障发生的主要原因有：第一，材料问题。线路建设时期，部分设备以及回路所使用的绝缘材料不能够满足要求，或者由于投用时间较长导致绝缘材料老化，以及检修时电缆绝缘受到损伤，这些情况都比较容易出现直流接地问题；第二，环境问题。对于部分二次回路以及电气设备来说，如果其长时间处于潮湿的环境下，就很可能在长时间的使用中出现绝缘性能逐渐下降的情况，从而导致直流接地故障的出现；第三，动物问题。直流系统有很大一部分设备长期处于外露状态，如果小动物如老鼠等爬入到带电回路之中，或者啃咬接线盒电缆外皮导致电缆裸露，则可能导致接地故障；第四，设计问题。在对直流二次回路以及电气设备进行设计时，如果存在设计不合理现象，如直流带电设备与接地设备、交流与直流带电设备之间绝缘间距设计过小，当回路以及设备在运行中出现过电压情况时，就很有可能发生直流接地故障。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第五，维护方面原因。电厂直流系统和接地装置需要定期进行维护，如果维护人员疏于对直流系统的缺陷进行处理，不定期对维护数据进行分析，忽视直流系统一点接地的查找，最终发生两点接地故障，产生严重后果。第六，误操作。对直流系统和接地系统的误操作也会引发接地故障，这属于人为因素，也是电厂直流系统接地现象中较为常见的故障原因。电厂直流系统的负荷很多，不少负荷侧的工作人员在对设备进行接线时不注意对正极、负极电缆分别进行绝缘处理，而是采用简便的做法，将电缆的一头接在直流系统端子上，另一头却误搭接在裸露的金属上，导致直流系统发生直接接地。
5 直流接地故障分析与处理
5.1 要查找直流系统的接地故障，首先应确定接地故障的极性。当发生一点接地时，接地极对地电压降低或为零，非接地极电压升高，一般接近或等于全电压。由于直流接地很多情况是由于空气潮湿、尘土粘连等因素造成，气候潮湿时，应重点对定检记录中绝缘较差的直流回路进行检查。同时，也需要对人为因素进行观察，即直流负荷设备是否处于操作状态、直流系统内部是否有其他人员进行操作等。如果经过观察发现有直流设备正在进行安装或检修、或者有刚投入的直流设备正处于运行状态，则需要在确定其电源可以断开的基础上拉开电源，观察接地信号是否消失。
5.2 当将环境因素影响排除后，就可以正式对接地故障发生的原因进行查找。如果直流系统内部装有绝缘监测装置，则可以在线监测各个直流回路的绝缘情况，通过显示的回路编号将接地定位到具体的回路或者支路；直流绝缘监测是利用直流电流传感器，检测从直流正负母线流入每一回路的电流之和，即该回路的接地漏电流，来确定接地回路。正常情况下，穿过直流电流传感器的某回路正负极直流电流大小相等方向相反，传感器中的合成直流磁场为零，装置显示该回路的绝缘正常。当某回路的绝缘水平严重下降或者出现接地故障时，穿过直流电流传感器的直流电流和不为零，在传感器中产生合成直流磁场，使其输出电压不为零，当该电压大于整定电压时，触发报警。
5.3如果没有安装绝缘检测装置，则可以使用“瞬停法”对接地故障进行查找。即在运行人员允许的情况下，将某个回路瞬时断开，并在断开的一瞬间查看检测设备的指示、信号等是否消失。如果经过观察接地故障指示消失，则说明该回路存在接地故障，而如果经过观察故障指示没有消失，则说明该回路运行正常，继续用该方式对其他回路进行查找。操作顺序方面，对于具有较为明显缺陷的回路，需要优先进行查找；对于照明回路和信号回路，需要优先进行查找；对于户外的回路，需要优先进行查找；对于新投运设备以及重点设备，需要优先进行查找。
5.4 还有一种使用便携式定位装置来查找直流接地故障的方法。使用该装置时无需拉开直流回路电源，可带电查找直流接地故障，提高了查找直流接地故障的安全性。便携式定位装置在故障母线接地极与地之间发射一个超低频交流电压信号（3.5V，2Hz），使用接收装置在与故障母线相连的各个主回路进行信号接收，在故障点处会产生一个泄漏电流。具体某个分支路接地可以根据接收到的信号的大小进行判断：故障点前的电流比较大，故障点后则检测不到电流。选择便携式定位装置一定要考虑装置的抗分布电容指标。由于发电厂直流系统的对地分布电容受系统大小和回路复杂程度影响，回路越复杂，系统的对地分布电容就越大，容抗越小，装置越容易出现误报。
6 结束语
本文在介绍直流接地故障的概念、分析直流接地危害的基础上，对直流系统接地故障的产生原因以及分析排查方法进行了一定的研究。直流系统的用电负荷极为重要，为保障设备及系统的安全运行，直流系统的可靠性必须得到充分重视。
参考文献：
[1]王平.直流系统接地故障检测方法探讨[J].湖北电力，2000（02）：38-40.
[2]马全福，吴玉清.变电站直流接地故障测试仪的应用[J].宁夏电力，2010（05）：4-7.
[3]毛雁宾.关于直流系统的接地故障[J].中国科技信息，2011（04）：166-167.
[4]欧卫庆.发电厂直流系统接地故障分析及应对措施[J].自动化应用，2010（08）：76-78.
论文作者:宫笑林,付尧,管铮
论文发表刊物:《电力设备》2015年6期供稿
论文发表时间:2016/1/12
标签：回路论文; 故障论文; 系统论文; 正极论文; 负极论文; 装置论文; 设备论文; 《电力设备》2015年6期供稿论文;