技術(shù)詳析：直流系統(tǒng)接地故障的危害

1.直流系統(tǒng)接地的危害

直流系統(tǒng)一般用于變電所控制母線、合閘母線、UPS不間斷電源，也用作其他電源和邏輯控制回路。直流系統(tǒng)是一個(gè)絕緣系統(tǒng)，絕緣電阻達(dá)數(shù)十兆歐，在其正常工作時(shí)，直流系統(tǒng)正、負(fù)極對(duì)地絕緣電阻相等，對(duì)地電壓也是相對(duì)平衡的。當(dāng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，其正、負(fù)極對(duì)地電壓發(fā)生變化，接地極對(duì)地電壓降低，非接地極電壓升高，控制回路和供電可靠性會(huì)大大降低，但一般不會(huì)引發(fā)電氣控制系統(tǒng)的次生故障。可是，當(dāng)直流系統(tǒng)有兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地時(shí)，極易引起邏輯控制回路誤動(dòng)作、直流保險(xiǎn)熔斷，使保護(hù)及自動(dòng)裝置、控制回路失去電源，在復(fù)雜保護(hù)回路中同極兩點(diǎn)接地，還可能將某些繼電器短接，不能動(dòng)作跳閘，致使越級(jí)跳閘，造成事故擴(kuò)大。規(guī)程嚴(yán)格規(guī)定：直流系統(tǒng)多點(diǎn)同極接地，應(yīng)停止直流系統(tǒng)一切工作，也是基于其故障性質(zhì)的不確定因素。

（1）直流系統(tǒng)正極接地的危害

當(dāng)發(fā)生直流正極接地時(shí)，可能會(huì)引起保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)。因?yàn)橐话銛嗦菲鞯奶祥l線圈以及繼電器線圈是與負(fù)極電源接通的，如果在這些回路上再發(fā)生另一點(diǎn)直流接地，就可能引起誤動(dòng)作。

如上圖所示，A、B兩點(diǎn)發(fā)生直流接地時(shí)，相當(dāng)于將外部合閘條件全部短接，從而使合閘線圈得電誤動(dòng)作合閘。A、C兩點(diǎn)接地時(shí)，則外部分閘條件被短接而誤動(dòng)作跳閘。A、D兩點(diǎn)，A、F兩點(diǎn)接地，同樣都能造成開(kāi)關(guān)誤跳閘。

（2）直流系統(tǒng)負(fù)極接地的危害

直流負(fù)極接地，也可能造成保護(hù)及自動(dòng)裝置拒絕動(dòng)作。因?yàn)閿嗦菲鞯奶?、合閘線圈以及保護(hù)繼電器會(huì)在這些回路再有一點(diǎn)接地時(shí)，線圈被接地點(diǎn)短接而不能動(dòng)作。同時(shí)，直流回路短路電流會(huì)使電源保險(xiǎn)熔斷，并且可能燒壞繼電器接點(diǎn)，保險(xiǎn)熔斷會(huì)失去保護(hù)及操作電源。

如上圖所示，直流接地故障發(fā)生在C、E兩點(diǎn)，D、E兩點(diǎn)，F(xiàn)、E兩點(diǎn)接地時(shí)，分閘線圈被短接，保護(hù)動(dòng)作及操作時(shí)開(kāi)關(guān)拒跳。同理，兩點(diǎn)接地開(kāi)關(guān)也可能合不上，如B、E兩點(diǎn)接地時(shí)。

直流系統(tǒng)接地故障，不僅對(duì)設(shè)備不利，而且對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全構(gòu)成威脅。因此，出現(xiàn)直流接地故障時(shí)，必須盡快進(jìn)行查找并排除故障，避免事故擴(kuò)大及造成嚴(yán)重后果。

2.直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障的原因

按接地點(diǎn)所處位置的不同，可將直流接地分為室內(nèi)和室外兩種形式，按引起接地的原因，又可分為以下幾種形式：

（1）由下雨天氣引起的接地。在大雨天氣，雨水飄入未密封嚴(yán)實(shí)的戶(hù)外二次接線盒，使接線樁頭和外殼導(dǎo)通起來(lái)，引起接地。例如瓦斯繼電器不裝防雨罩，雨水滲入接線盒，當(dāng)積水淹沒(méi)接線柱時(shí)，就會(huì)發(fā)生直流接地和誤跳閘。在持續(xù)的小雨天氣(如梅雨天)，潮濕的空氣會(huì)使戶(hù)外電纜芯破損處或者黑膠布包扎處，絕緣大大降低，從而引發(fā)直流接地。

（2）由小動(dòng)物破壞引起的接地。當(dāng)二次接線盒(箱)密封不好時(shí)，蜜蜂會(huì)鉆進(jìn)盒里筑巢，巢穴將接線端子和外殼連接起來(lái)時(shí)，就引發(fā)直流接地。電纜外皮被老鼠咬破時(shí)，也容易引起直流接地。

（3）由擠壓磨損引起的接地。當(dāng)二次線與轉(zhuǎn)動(dòng)部件（如經(jīng)常開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)柜柜門(mén)）靠在一起時(shí)，二次線絕緣皮容易受到轉(zhuǎn)動(dòng)部件的磨損，當(dāng)其磨破時(shí)，便造成直流接地。

　?。?）接線松動(dòng)脫落引起接地。接在斷路器機(jī)構(gòu)箱端子排的二次線（如10kV開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的二次線），若螺絲未緊固，則在斷路器多次跳合時(shí)接線頭容易從端子中滑出，搭在鐵件上引起接地。

（5）誤接線引起接地。在二次接線中，電纜芯的一頭接在端子上運(yùn)行，另一頭被誤認(rèn)為是備用芯或者不帶電而讓其裸露在鐵件上，引起接地。在拆除電纜芯時(shí)，誤認(rèn)為電纜芯從端子排上解下來(lái)就不帶電，從而不做任何絕緣包扎，當(dāng)解下的電纜芯對(duì)側(cè)還在運(yùn)行時(shí)，本側(cè)電纜芯一旦接觸鐵件就引發(fā)接地。

（6）插件內(nèi)元件損壞引起接地。為抗干擾，插件電路設(shè)計(jì)中通常在正負(fù)極和地之間并聯(lián)抗干擾電容，該電容擊穿時(shí)引起直流接地。

3.直流系統(tǒng)接地/絕緣故障的特征

直流系統(tǒng)正常時(shí)，一般正負(fù)極之間電壓是不變的，正、負(fù)之間的電壓是220V, 正級(jí)對(duì)地為110V，負(fù)級(jí)對(duì)地為-110V，其參考電位是地電位，也就是零電位。當(dāng)有直流接地發(fā)生時(shí),正極和負(fù)極對(duì)地電壓會(huì)產(chǎn)生不平衡,比如正極對(duì)地還在110V 左右, 如果負(fù)極接地，那么負(fù)極對(duì)地電壓幅值會(huì)減小，參考電位向負(fù)級(jí)也偏移，原來(lái)是-55V 左右，現(xiàn)在可能變成-30V 等等甚至更小， 而正對(duì)地電壓則會(huì)相應(yīng)提高， 比如到80V 等。經(jīng)過(guò)正規(guī)設(shè)計(jì)的直流系統(tǒng)中，發(fā)生一極接地，直流母線電源電壓不變，這也是發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，直流系統(tǒng)在短時(shí)間是可以正常工作的，不過(guò)最好查出接地點(diǎn)，加以消除。

4.直流系統(tǒng)接地/絕緣故障查找方法

（1）確認(rèn)直流接地故障的真實(shí)性。

直流系統(tǒng)一般都有絕緣監(jiān)測(cè)裝置，當(dāng)發(fā)生直流接地故障或直流絕緣降低時(shí)，監(jiān)測(cè)裝置會(huì)報(bào)警。發(fā)生直流接地故障、直流絕緣降低故障報(bào)警時(shí)，首先應(yīng)排除誤報(bào)警的可能，可依據(jù)上節(jié)“直流系統(tǒng)接地故障的特征”進(jìn)行測(cè)量判斷。

（2）在確有接地故障特征后，分清接地故障的極性，分析故障發(fā)生的原因。

（3）若二次回路有工作，或有設(shè)備檢修試驗(yàn)，應(yīng)立即停止。拉開(kāi)其工作電源，看信號(hào)是否消除。

此處故障排查，可按先定位到總路空氣開(kāi)關(guān)，再定位支路空氣開(kāi)關(guān)的方式，用分網(wǎng)法縮小查找范圍，將直流系統(tǒng)分成幾個(gè)不相聯(lián)系的部分進(jìn)行查找。

如果絕緣監(jiān)測(cè)裝置有故障選線功能，可根據(jù)故障線路提示，進(jìn)一步縮小故障范圍。

（4）對(duì)于不太重要的直流負(fù)荷及不能轉(zhuǎn)移的負(fù)荷，利用“瞬時(shí)停電”的方法，查該回路中所帶負(fù)荷有無(wú)接地故障。

（5）對(duì)于重要的直流負(fù)荷，用轉(zhuǎn)移負(fù)荷法，查該回路有無(wú)接地故障。

（6）查找直流系統(tǒng)接地故障，應(yīng)隨時(shí)與調(diào)度聯(lián)系，并由二人及以上配合進(jìn)行，其中一人操作，一人監(jiān)護(hù)并監(jiān)視表計(jì)指示及信號(hào)的變化。利用瞬時(shí)停電的方法選擇直流接地時(shí)，應(yīng)按照下列順序進(jìn)行：

①斷開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)工作電源；

②斷合事故照明回路；

③斷合同信號(hào)電源；

④斷合附屬設(shè)備；

⑤斷合充電回路；

⑥斷合合閘回路；

⑦斷合信號(hào)回路；

⑧斷合操作回路；

⑨斷合蓄電池回路。

（7）在進(jìn)行上述各項(xiàng)檢查選擇后仍未查出故障點(diǎn) 則應(yīng)考慮同極性?xún)牲c(diǎn)接地。當(dāng)發(fā)現(xiàn)接地在某一回路后，有環(huán)路的應(yīng)先解環(huán)，再進(jìn)一步采用取保險(xiǎn)及拆端子的辦法，直至找到故障點(diǎn)并消除。

查找直流系統(tǒng)接地/絕緣故障是一個(gè)耗時(shí)費(fèi)力的體力活，但根據(jù)上述查找方法，可以走很多彎路。不過(guò)直流接地/絕緣故障最苦逼的還不是耗時(shí)費(fèi)力，而是故障斷斷續(xù)續(xù)，時(shí)有時(shí)無(wú)，這樣就需要根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析了，一般還是需要在故障集中頻繁出現(xiàn)的時(shí)候，進(jìn)行查找。

5.處理直流接地時(shí)一般注意事項(xiàng)

（1）禁止使用燈泡查找；

（2）發(fā)生一點(diǎn)接地后，原則暫停在二次回路上工作；

（3）不得造成另一點(diǎn)直流接地情況；

（4）使用儀表的內(nèi)阻不低于2000 歐姆；

（5）采取瞬間斷電法時(shí)，應(yīng)當(dāng)防止保護(hù)誤動(dòng)作，對(duì)于重合閘線路和備用自投電源要注意不能長(zhǎng)時(shí)間斷電；

（6）拆解的接頭應(yīng)逐一記錄下來(lái)，以免恢復(fù)接頭時(shí)造成接線錯(cuò)誤。原則是誰(shuí)拆解的接頭，誰(shuí)恢復(fù)，恢復(fù)時(shí)逐一檢查記錄的斷點(diǎn)，避免遺漏接頭。

6.防范直流系統(tǒng)接地/絕緣故障的措施

如果直流系統(tǒng)發(fā)生接地故障將會(huì)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定與正常運(yùn)行造成非常嚴(yán)重的影響，甚至套使設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)斷路器的誤動(dòng)以及拒動(dòng)或熔絲熔斷等現(xiàn)象，因而會(huì)擴(kuò)大事故的范圍。因此，根據(jù)小編多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)直流系統(tǒng)接地的分類(lèi)、產(chǎn)生的原因以及其危害進(jìn)行了分析，并對(duì)直流系統(tǒng)接地故障的查找與排除的方法進(jìn)行了探究，而在直流系統(tǒng)中經(jīng)常套受到氣候等外平自然因素的影響而出現(xiàn)故障，為了更好地降低故障帶來(lái)的損失，對(duì)其進(jìn)行提早的預(yù)防十分必要。因此，在進(jìn)行日常的運(yùn)行檢修維護(hù)工作過(guò)程中，壓采取科學(xué)合理的措施對(duì)接地故障進(jìn)行預(yù)防，從而避免接地故障的發(fā)生，保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（1）對(duì)施工工藝進(jìn)行規(guī)范，從根本上避免直流系統(tǒng)接地故障的發(fā)生，最大限度的杜絕安全隱患；

（2）在對(duì)室外端子排以及輔助開(kāi)關(guān)等二次設(shè)備進(jìn)行清掃的過(guò)程中，可以對(duì)停電的機(jī)套進(jìn)行充分的利用；

（3）要保證斷路器端子箱、斷路器機(jī)構(gòu)箱、隔離開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱等二次電纜穿管處的封堵性完好，避免在陰雨以及大霧天氣或者是工作人員的疏忽將水流八而造成的設(shè)施浸泡等問(wèn)題，從而保證直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行；

（4）對(duì)室外電纜而言，要加強(qiáng)對(duì)其的絕緣測(cè)試工作，及時(shí)采取相應(yīng)的措施，避免直流系統(tǒng)接地事故的發(fā)生。