直流系统接地故障的分析与处理

发表时间：2019-11-28T10:07:51.430Z 来源：《云南电业》2019年6期 作者： 滕飞

[导读] 直流系统是控制及信号系统、继电保护及自动装置的工作电源，直流系统的可靠性直接影响整个发电机组系统的安全。

滕飞

（大唐长春第二热电有限责任公司 吉林长春 130031）

摘要：直流系统是控制及信号系统、继电保护及自动装置的工作电源，直流系统的可靠性直接影响整个发电机组系统的安全。通过对直流系统接地故障的原因及危害进行分析，从现场实际出发，提出了处理原则及可行的处理方法，同时就几种直流系统接地故障检测方法及存在的问题进行了分析。

关键词：直流系统接地；危害；处理方法；监测装置

直流电源作为电力系统的重要组成部分，是发电厂主要电气设备的保安电源，是一个十分庞大的多分支供电网络。它是一个独立的电源，不受发电机、厂用电以及系统运行方式改变的影响，为一些重要的常规负荷、电力系统的控制回路、信号回路、继电保护、自动装置等提供可靠稳定的不间断电源，并提供事故照明电源，同时它还为断路器的分、合闸提供操作电源。直流系统发生一点接地，不会产生短路电流，则可继续运行。但是必须及时查找接地点并尽快消除接地故障，否则当发生另一点接地时，就有可能引起信号装置、继电保护及自动装置、断路器的误动作或拒绝动作，有可能造成直流电源短路，引起熔断器熔断，或快分电源开关断开，使设备失去操作电源，引发电力系统严重故障乃至事故。 1.直流系统故障接地的原因

发电厂直流系统分布范围广、所接设备多、回路复杂，在长期运行过程中会由于环境的改变、气候的变化、电缆以及接头的老化，设备本身的问题等，使得直流系统某些元件绝缘性能降低，而不可避免的发生直流系统接地。特别在发电厂机组大小修或机组扩建过程中，由于施工及安装的种种问题，难以避免的会遗留电力系统故障的隐患，直流系统更是一个薄弱环节。投运时间越长的系统接地故障的概率越大。

1.1 人为因素

人为因素即由于工作人员疏忽所造成的接地。如在带电二次回路上工作将直流电源误碰设备外壳，此种情况多为瞬间接地；较严重的情况如在电缆沟施工将带电控制电缆损伤造成接地；再如检修人员清扫设备卫生时不慎将直流回路喷上水等。，检修人员检修质量的不过关也会留下接地隐患。如室外设备未加防雨罩、二次回路漏接线头、误将控制电缆外皮绝缘损伤等，使二次回路及设备严重污秽和受潮、接线盒进水、汽，使直流对地绝缘严重下降。此时接地信号不一定立刻发出，但具备一定外部条件如潮湿或操作设备时就可能引起直流接地。

1.2 设备因素

二次回路绝缘材料不合格、绝缘性能低，或年久失修、严重老化。或存在某些损伤缺陷、如磨伤、砸伤、压伤、扭伤或过流引起的烧伤等，可能造成直流接地现象。直流回路在运行中常常受到多种不利因素的影响，如设备传动过程中的机械振动、挤压、设备质量不良、直流系统绝缘老化等都可引起接地或成为一种接地隐患。气候因素造成接地是一种最常见的情况，如雨天或雾天可能直接造成直流接地或引发直流接地。 1.3 其他因素

小动物进入或小金属零件掉落在元件上造成直流接地故障，；某些元件有线头、未使用的螺丝、垫圈等零件，掉落在带电回路上也会造成直流系统接地。

2 直流系统接地故障的危害

直流系统接地一般包括直流系统一点接地和直流系统两点接地。 2．1直流一点接地的危害

在直流系统中，直流正、负极对地是绝缘的，在发生一极接地时由于没有构成接地电流的通路而不引起任何危害。但一极在接地情况下长期运行是不允许的，因为在同一极的另一处又发生接地时，就可能造成信号装置、继电保护或控制回路的不正确动作。直流系统发生正极接地有造成保护误动作的可能。直流负极接地与正极接地同一道理，如果回路中再有一点发生接地，就可能使跳闸或合闸回路短路，造成保护或断路器拒绝动作，使事故扩大，甚至烧毁继电器或使熔断器熔断等。 2．2直流两点接地的危害

发生一点接地后再发生另一极接地就将造成直流短路。两极两点同时接地将跳闸或合闸回路短路，不仅可能使熔断器熔断，还可能烧坏继电器的接点直流系统发生两点接地故障，便可能构成接地短路，造成继电保护、信号、自动装置误动或拒动，或造成直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。在复杂的保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接，不能动作于跳闸、致使越级跳闸。直流系统接地故障，不仅对设备不利，而且对整个电力系统的安全构成威胁。 3 直流系统接地故障的处理

排除直流接地故障，首先要找到接地的位置，这就是我们常说的接地故障定位。直流接地大多数情况不是一个点，可能是多个点，真正通过一个金属点去接地的情况是比较少见的。更多的会由于空气潮湿，尘土粘贴，电缆破损，或设备某部分的绝缘降低，或外界其它不明因素所造成。大量的接地故障并不稳定，随着环境变化而变化。因此在现场查找直流接地是一个较为复杂的问题。 3.1 处理原则

查找直流系统接地故障，由两人及以上配合进行，其中一人操作（切断时间为1-2秒），一人监护并监视表计指示及信号的变化。操作前应与有关值班人员联系，准备好安全工具，如绝缘鞋、绝缘手套、相关仪器等。如一点接地时，在查找过程中，防止人为造成短路或另一点接地，导致误跳闸。如需瞬间停电，应先拉合闸电源，后拉操作、信号电源。

3.2 处理方法

结合目前现场实际中的情况和经验，直流接地主要有以下几种处理方法。 3.2.1 拉回路、断保险

在切断各专用直流回路时，切断时间不得超过3s，不论回路接地与否均应及时合上。在查找接地故障时，对继电保护及自动装置，拉路前应采取必要的安全措施，以防止直流失电时，可能引起继电保护及自动装置的误动。处理过程中不得造成直流系统短路或另一点接地故障。

由于回路接线存在不确定性，往往令在拉回路的过程中，常常发生人为跳闸事故。现场排除故障中，经常发生非正常的闭环回路，采用双电源供电回路，以及变电站在现场施工、扩建、修试过程中遗留了直流负载的信号回路、控制回路和保护回路之间没有区分等等，使直流接地故障查找难度更加困难。“拉路法”往往造成了控制回路或保护回路跳闸等事故。该方法还可能导致控制回路和保护回路重大事故发生。

3.2.2 表计及相关装置的使用

当发现直流系统接地时，可以通过绝缘监察装置确定接地极性。直流监测装置都是采用电桥原理，无论是常规的电桥还是微机型的电桥，都是以对地电压为依据，监测装置往往以系统正负极对地绝缘阻抗到规定值或某一设定值确定为直流系统发生了接地。正极对地电压大于70V时，说明负极接地；负极对地电压大于70V时，说明正极接地。

在线监测装置的优点是能在线监测，随时报告直流系统接地故障，并显示出接地回路编号。缺点是该装置只能监测直流回路接地的具体接地回路或支路，但对具体的接地点无法定位。技术上它受监测点安装数量的限制，很难将接地故障缩小到一个小的范围。使用便携式的直流接地故障查找仪，也不失为一种好方法。它作为拉回路法的辅助测试仪，其特点如人为拉路法，不需断开直流回路电源，移动式的采集互感器在各分布回路上测量，如果出现接地回路就报警。这种设备在使用上是十分科学的，也极大地提高了查找直流接地故障的安全性。

3.3 处理时应注意的问题

检查直流接地故障，在接地点查明和消除之前，随时都有保护误动或发生其他故障的危险。所以，发生直流接地后必须尽快查找接地点，并予消除，不允许发生一点接地后长期运行，以免再发生第二点接地后造成保护装置的误动或拒动。在处理直流系统接地故障时要时刻注意以下问题。

对重要设备或者是新投产不久的设备，为防止保护装置停直流电源时误动，事先要采取措施如断开保护跳闸压板。查找接地时要特别注意人身安全，做好安全准备工作，一人操作，一人监护。 4 结论

直流系统的接地现象的极为复杂，所以要熟练掌握处理直流接地故障的方法很大程度上依赖于相关人员不断地实践和总结。直流接地虽短时对设备、机组运行不会带来较大危害，但是一旦发生两点接地短路，就会威胁设备及机组的安全，使设备烧毁、机组解列，并威胁到电网运行的安全。因此，发生直流接地应及时组织人员进行查找，尽早消除。 作者简介：滕飞，（1988-），男，助理工程师，从事发电厂电气运行工作。