關(guān)于直流系統(tǒng)接地的故障查找

胡迎春

引言：直流系統(tǒng)是二次系統(tǒng)的重要核心組成，直流系統(tǒng)的運(yùn)行對整個電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定起著關(guān)鍵作用。目前二次系統(tǒng)中直流系統(tǒng)主要包括充電設(shè)備，蓄電設(shè)備及其附屬設(shè)備，功能是為了二次系統(tǒng)內(nèi)的安全裝置和控制裝置提供負(fù)載輸入。直流系統(tǒng)的故障會導(dǎo)致系統(tǒng)用電保護(hù)設(shè)備停止工作，讓用電設(shè)備處于危險運(yùn)行的狀態(tài)。直流系統(tǒng)故障中接地故障十分常見，及時處理接地故障對于系統(tǒng)安全運(yùn)行是十分重要的。

一、直流系統(tǒng)的簡要介紹

直流系統(tǒng)多應(yīng)用與發(fā)電廠，變電站和直流電用戶，主要功能是為保護(hù)裝置，應(yīng)急電源設(shè)備和系統(tǒng)控制裝置提供直流電源。直流系統(tǒng)可以看作是一個單獨(dú)的電源設(shè)備，電機(jī)和系統(tǒng)輸入電源不會對運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響，蓄電池在交流電輸入時還能夠向外實現(xiàn)直流電源輸出。

直流系統(tǒng)主要有以下幾個模塊組成：

1.整流模塊。直流系統(tǒng)中的整流模塊負(fù)責(zé)把交流電源輸入正流程直流電源，主要參數(shù)是通過的電流大小，使用要根據(jù)標(biāo)量電流大小設(shè)計。該模塊的自我保護(hù)能力較強(qiáng)，對于輸入電壓和輸出電壓有很好的短路保護(hù)作用。

2.監(jiān)控模塊。直流系統(tǒng)各個單元的運(yùn)行和蓄電池的長期管理都需要監(jiān)控模塊。監(jiān)控模塊可以智能獲得直流系統(tǒng)的多項運(yùn)行參數(shù)，并且能夠?qū)ζ渌鱾€模塊實現(xiàn)檢測，通過運(yùn)行數(shù)據(jù)實現(xiàn)整個直流系統(tǒng)的工作控制。由于監(jiān)控模塊智能化，自動檢測和監(jiān)控能夠保證直流系統(tǒng)工作可靠性和安全性。

3.蓄電池巡檢模塊。該模塊能夠?qū)π铍姵氐碾妷哼M(jìn)行循環(huán)檢測。實時監(jiān)測每個蓄電池單元的電壓等數(shù)據(jù)，電壓在超過正常工作范圍是能夠提供準(zhǔn)確的提示。

4.降壓模塊。降壓模塊是直流系統(tǒng)中的穩(wěn)壓裝置，電源輸入端先通過該模塊，調(diào)節(jié)電壓到使用標(biāo)準(zhǔn)范圍，再向用電負(fù)載提供電源輸出。

二、直流系統(tǒng)接地的簡要介紹

1.直流系統(tǒng)接地。直流電源提供的直流電是存在正負(fù)極的，與交流電的使用形式不同，所以在接地保護(hù)過程中也有不同。普通交流電源用電設(shè)備的接地，是將設(shè)備外殼與地面連接，在連接介質(zhì)阻抗很低的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的接地保護(hù)。直流系統(tǒng)的使用也需要適當(dāng)?shù)慕拥乇Ｗo(hù)，但不是傳統(tǒng)的將用電器與地面連接，而是通過中性點(diǎn)的設(shè)置進(jìn)行擬接地保護(hù)。所謂的接地故障也就是指中性點(diǎn)與地面之間的電阻水平降低到標(biāo)定值以下，直流系統(tǒng)的接地故障一般是由絕緣失效引起的。電路設(shè)備和組成部件的老化程度，在雨天或空氣濕度過大時會發(fā)生絕緣失效，從而引起接地故障，但空氣濕度回復(fù)正常水平后，絕緣效果回復(fù)，接地故障也會消失。還有就是因為施工問題，線路中的連接松動，回路電纜與設(shè)備金屬外殼接觸，也會出現(xiàn)接地故障。

2.接地故障的原因。人為因素比如施工人員在回路帶電時，電纜的帶電線路與屏蔽層接觸與地面接觸，這樣的問題比較容易發(fā)現(xiàn)，如果是電纜帶電線路受損后通過環(huán)境條件發(fā)生接地故障。自然因素一般是因為電纜質(zhì)量和設(shè)備老化，氣候影響電路絕緣性能，都會發(fā)生直流接地。變壓器老化后產(chǎn)生漏水，絕緣失效后引發(fā)的直流系統(tǒng)接地也是時有出現(xiàn)。同樣的設(shè)備端子絕緣失效，線圈燒斷絕緣失效等自然因素，都會直接導(dǎo)致直流接地。

3.直流系統(tǒng)接地的影響。直流系統(tǒng)在發(fā)生接地故障時，會發(fā)生保護(hù)性平凡跳閘，不能穩(wěn)定的供電。在系統(tǒng)一點(diǎn)鏈接式的危害較小，電纜中會出現(xiàn)電容分步現(xiàn)象，電容正負(fù)極電量積累過多擊穿絕緣層產(chǎn)生放電，會對電纜內(nèi)的電流產(chǎn)生干擾，但系統(tǒng)能夠正常運(yùn)作。如果電纜電流干擾過強(qiáng)，保護(hù)模塊會錯誤的對電路啟動保護(hù)措施，所以說這個電容積累將會大大增加保護(hù)模塊錯誤斷電的幾率。

另外，直流電源的正負(fù)極中，負(fù)極端一般與跳閘保護(hù)線圈裝置連接，直流系統(tǒng)接地故障時，電源正極發(fā)生接地，在于地面形成的閉合回路中短路裝置會被錯誤觸發(fā)，跳閘線圈裝置就會執(zhí)行跳閘動作。電源負(fù)極接地時，跳閘保護(hù)線圈不能正常工作，需要跳閘保護(hù)時動作失效，而該跳閘動作會到其他短路保護(hù)器中產(chǎn)生動作，很容易造成用電設(shè)備的損壞，嚴(yán)重時會發(fā)生系統(tǒng)大面積斷電，直流系統(tǒng)停止工作。

三、直流系統(tǒng)接地故障的查找方法

1.計算機(jī)絕緣查找法。目前實際應(yīng)用中的直流系統(tǒng)，都有計算機(jī)絕緣檢查模塊，該模塊能夠?qū)χ绷飨到y(tǒng)的工作狀態(tài)實行實時動態(tài)監(jiān)控，通過特定的線路模塊，可以直接檢測直流系統(tǒng)正負(fù)極之間的絕緣信息，各個對外供電的節(jié)點(diǎn)絕緣信息也能夠?qū)崟r更新。一般使用互感線圈，直流電在通過互感線圈時產(chǎn)生方向相反，電量相同的感生電流，直流電流和感生電流在線圈中產(chǎn)生的電生磁場在空間中得到抵消，在這樣的結(jié)構(gòu)中加入信號發(fā)生器，能夠向電流輸入方向傳送小幅度交變電流作為信號，能夠反映出直流系統(tǒng)中正負(fù)極絕緣節(jié)點(diǎn)的電阻情況，通過電容分布情況，去其交變向量和，電阻分量在傳送到計算機(jī)檢測模塊中進(jìn)行計算，銅鼓電路信號可以得到實時的絕緣數(shù)據(jù)。直流系統(tǒng)中的絕緣監(jiān)控裝置，能夠在不影響整個工作環(huán)境的情況下進(jìn)行采樣與計算，但因為其用到互感線圈，所以要注意平衡電阻等相關(guān)數(shù)據(jù)的合理性。

2.回路檢測法。短時間依次斷開直流電源與各負(fù)載之間的直流電路，如果在斷開某一路直流電路時接地故障消除，也就是說接地故障發(fā)生在該條直流電路或該電路連接的負(fù)載設(shè)備上，循環(huán)使用該方法可以進(jìn)一步找到發(fā)生故障的詳細(xì)位置以及詳細(xì)負(fù)載。該方法因為要短時間切斷部分電路，無法滿足某些設(shè)備直流電源穩(wěn)定供電的需求。在針對這樣的重要負(fù)載設(shè)備時，要做好電路調(diào)整工作，將待檢測負(fù)載設(shè)備臨時接入備用電源，需要做好備用電源的準(zhǔn)備工作。該方法是在直流系統(tǒng)絕緣檢測模塊失效時使用，也可以結(jié)合線選模塊共同使用。

3.直流儀查找法。直流儀的使用原理與絕緣檢測模塊的工作方式類似，通過儀器對正負(fù)極電壓進(jìn)行采樣，判斷電阻值是否正常。直流儀能夠通過對正負(fù)極的輸出信息進(jìn)行判斷，不需要像絕緣檢測模塊在系統(tǒng)中傳輸信號。正極接地時會在正極與地面回路中產(chǎn)生弱電信號，同理在負(fù)極接地時會在負(fù)極與地面回路中產(chǎn)生弱電信號。針對單點(diǎn)接地故障的查找，只需要對預(yù)測節(jié)點(diǎn)兩端的正負(fù)極電壓進(jìn)行采樣，通過電壓波形變化來判斷該節(jié)點(diǎn)是否有接地故障。多于系統(tǒng)多點(diǎn)接地故障的查找，則按照電阻大小排出，電阻值小的部分出現(xiàn)波形大幅度變化，則排出接地較強(qiáng)。如果接地電阻的波形相差不大，則兩點(diǎn)應(yīng)當(dāng)同時處理。

總而言之，隨著電力配套設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，智能化的直流系統(tǒng)被越來越多的使用著，集中化的管理模式對于接地故障查找有了更高的要求，在工作中要注意系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，多檢查勤維護(hù)，做好基礎(chǔ)方法工作，從而保護(hù)整個用電網(wǎng)絡(luò)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

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