1、直流系統(tǒng)接地故障問題的探討發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)是十分重要的電源系統(tǒng)，它是一個獨立的電源，不受發(fā)電機、廠用電、站用變以及系統(tǒng)運行方式改變的影響，為 電力系統(tǒng)的控制回路、信號回路、繼電保護、自動裝置及事照明等提 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 全直接影響到整個系統(tǒng)的平安，盡管直流電源十分穩(wěn)定可靠，但實際 應用中，由于電力系統(tǒng)應用直流電源的特殊性，特別是控制回路和保 護回路的應用， 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)

2、接地？ 由于直流電源為帶極性的電源，即電源正極和電源負極。交流電源是 無極性電源， 電力系統(tǒng)交流電源有一個真正的 "地"，這個地也是電力系 統(tǒng)平安的一個重要概念。為了系統(tǒng)平安，變電站、發(fā)電廠所有設(shè)備的 外殼都會牢牢的接在這個 "地"，而且希望其阻抗越低越好。 直流電源的 "地"對直流電路來講僅僅是個中性點的概念，這個地與交流的"大地 "是截然不同的。如果直流電源系統(tǒng)正極或負極對地間的絕緣電阻值降 低至某一整定值，或者低于某一規(guī)定值，這時我們稱該直流系統(tǒng)有正 接地故障或負接地故障。2、直流系統(tǒng)為什么會接地？發(fā)電廠、變

3、電站直流系統(tǒng)所接設(shè)備多、回路復雜，在長期運行過程中會由于環(huán)境的改變、氣候的變化、電纜以及接頭的老化，設(shè)備本身的問題等等，而不可防止的發(fā)生直流系統(tǒng)接地。特別在發(fā)電廠、變電站建設(shè)施工中或擴建過程中，由于施工及安裝的種種問題，難以防止的 會遺留電力系統(tǒng)故障的隱患，直流系統(tǒng)更是一個薄弱環(huán)節(jié)。投運時間 越長的系統(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)連接比擬復雜， 其接地情況歸納起來 有以下種種：按接地極性分為正接地和負接地按接地種類可分為直接 接地，亦稱金屬接地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接地、多點接地、環(huán)路接地和絕緣降低或稱

4、 片接地。2正接地可能導致斷路器誤跳閘 由于斷路器跳閘線圈均接負極電源，故當發(fā)生正接地時可能導致斷路 的跳閘。3負接地可能導致斷路器的拒跳閘，斷路器不會跳開，產(chǎn)生拒動， 會使事故越級擴大。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，這就是我們常說的接地故障定位。直流接地大多數(shù)情況不是一個點，可能是多個點，或者是一個片，真正通過一個金屬點去接地的情況是比擬少見的。更多的會 由于空氣潮濕，塵土粘貼，電纜破損，或設(shè)備某局部的絕緣降低，或 外界其它不明因素所造成。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)場查找直流接地是一個較為復雜的問題。1、查直流接地的方法

5、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簡單 方法。所謂"拉回路 "，就是停掉該回路的直流電源， 停電時間應小于三 秒。一般先從信號回路， 照明回路， 再操作回路，保護回路等 FS:PAGE 等。該種方法，由于二次系統(tǒng)越來越復雜，大局部的廠站由于施工或 擴建中遺留的種種問題，使信號回路與控制回路和保護回路一個嚴格 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 回路的過程中，常常發(fā)生人為的跳閘事故，再加上微機保護的大量應 用，微機保護由于計算機的運行特性也不允許隨意斷電。 2001 年

6、 10 月，廣西電力局中心調(diào)度所繼保科發(fā)文， 明令禁止 "拉回路 "查找直流接 地。"拉回路 "可能導致控制回路和保護回路重大事故發(fā)生。2、直流接地選線裝置監(jiān)測法 這是一種在線監(jiān)測直流系統(tǒng)對地絕緣情況的裝置。該裝置的優(yōu)點是能 在線監(jiān)測，隨時報告直流系統(tǒng)接地故障，并顯示出接地回路編號。缺 點是該裝置只能監(jiān)測直流回路接地的具體接地回路或支路，但對具體 的接地點無法定位。技術(shù)上它受監(jiān)測點安裝數(shù)量的限制，很難將接地 故障縮小到一個小的范圍。而且該裝置必須進行施工安裝，對舊系統(tǒng) 的改造很不便。此類裝置還普遍存在檢測精度不高，抗分布電容干擾 差，誤報較多的問題。如果

7、能有一種在監(jiān)測點上不受限制，檢測精度 較高，選線準確的直流接地選線裝置，應是一種較好的選擇。3便攜式直流接地故障定位裝置故障定位法 該裝置是近幾年開始在電力系統(tǒng)較為廣泛應用的產(chǎn)品。該裝置的特點 是無需斷開直流回路電源，可帶電查找直流接地故障完全可以防止再 用"拉回路 "的方法，極大地提高了查找直流接地故障的平安性。 而且該 裝置可將接地故障定位到具體的點，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，絕大局部產(chǎn)品都存在檢測精度 不高，抗分布電容干擾差，誤報較多的問題。三、查找直流系統(tǒng)接地故障的深層次分析 據(jù)現(xiàn)場使用情況反映，絕大局部查找直流系統(tǒng)接地故障的裝

8、置都不是 很好用，其原因要從直流系統(tǒng)接地說起，由于發(fā)電廠、變電站的直流 系統(tǒng)是一個龐大的、復雜的直流電源網(wǎng)絡(luò)，所接設(shè)備多，母線、小母 線層層分布，回路縱橫交錯， 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直流呈現(xiàn)開路，對交流呈現(xiàn)一定阻抗特性， 其阻抗的計算公式Zc=1/2 n f其中f為交流信號頻率，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)的對地分布電容情況是直流系統(tǒng)越大，回路越復雜，所接設(shè)備越多，系統(tǒng)呈現(xiàn)的對地分布電容也越大，按現(xiàn) 場運行經(jīng)驗，變電站、發(fā)電廠直流系統(tǒng)的對地分布電容還與發(fā)電廠

9、、 變電站的投運時間有關(guān)，投運時間越長的變電站，分布電容也更大， 一般來說，如果查找直流接地的檢測裝置以疊加低頻交流檢測信號方 式在直流系統(tǒng)上，假設(shè)點的交流信號頻率f=2Hz目前絕大多數(shù)裝置都采用5Hz,那么，直流系統(tǒng)的分布電容對檢測裝置所疊加的低頻交流 信號。2、對直流系統(tǒng)接地故障的定義標準的討論 上面說過直流接地是指直流系統(tǒng)正或負極對地絕緣阻抗值降低到某個 規(guī)定值或某個設(shè)定值時,我們稱直流系統(tǒng)發(fā)生了接地故障。電力系統(tǒng) 對直流系統(tǒng)的接地故障目前尚無統(tǒng)一的標準,各個廠站按各自的要求 將接地故障報警值按對地電壓不平衡情況定義。直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測普 遍米用平衡電橋方式來判FS:PAG定對地絕緣，即為

10、正或負對地絕緣降 低時,平衡電橋失去平衡,絕緣監(jiān)測指示上正對地或負對地電壓會升 高或降低。由于平衡電橋回路選用的電阻目前尚無統(tǒng)一標準。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)場實際運行情況,平 衡電橋的電阻取值從 1K36K 不等,這樣僅僅用對地電壓的變化來說 明接地故障的程度, 顯然不是十分準確的。 直流系統(tǒng)對地的絕緣情況, 準確的說,應該用阻抗來衡量。興旺國家的電力系統(tǒng),對一座較大規(guī) 模的發(fā)電廠、變電站，直流系統(tǒng)對地絕緣阻抗的報警值設(shè)定在50KQ, 目前我國一些全套引進進口設(shè)備,管理先進的個別發(fā)電廠如大亞灣核電站，直流系統(tǒng)絕緣告警值仍沿用國外標準，設(shè)為50KQ。事實上絕大局部的電

11、廠、變電站，由于種種原因，其接地故障報警值一般設(shè) 在 5K25K 之間，有些甚至更低。這就形成一個直流系統(tǒng)接地故障的 怪圈，運行水平高、管理嚴格的發(fā)電廠、變電站，比運行水平低、管 理松散發(fā)電廠、變電站的直流接地故障概率似乎還高。個別運行水平 低下的變電站一兩年也難有直流接地故障報警。其根本在于直流系統(tǒng) 絕緣監(jiān)測平衡電橋電阻取值的極大差異，造成對地絕緣整定值過低， 無法真正表達實際的絕緣情況。哪怕斷路器因直流系統(tǒng)接地故障有過 誤跳，也查不到事故真正原因。3、關(guān)于多點接地及閉合環(huán)路接地，正負同時接地的討論 多點接地、環(huán)路接地、正負同時接地是查找直流系統(tǒng)接地故障的難點， 這類接地故障對系統(tǒng)危害更大。

12、 "拉回路 "是難以拉出接地回路的。 目前 應用中的無論是直流接地選線裝置還是便攜式查找接地裝置，絕大部 分都無力處理以上的接地。因為此類接地故障較為復雜，要求檢測設(shè) 備具有相當高的精度，抗分布電容指標較高，否那么就會出現(xiàn)誤報，使 檢測無法進行。環(huán)路接地檢測時，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)分析比擬，逐步逼近真正的接地故障點。同樣多 點接地，無論是處于同一回路，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，檢測設(shè)備的精度顯然 不夠。如果檢測設(shè)備的抗分布電容干擾指標不夠，還可能會出現(xiàn)更多 誤報。正負同時接地，目前大局部直流系統(tǒng)

13、絕緣監(jiān)測，已不能有效的 報告接地故障，平衡電橋方式判定出的，僅僅是正接地故障和負接地 故障，同時接地時對地絕緣的差值。因此，定期巡檢直流系統(tǒng)的對地 絕緣，對運行平安要求較高的發(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，提高查找檢測設(shè)備的檢測精度，解決受對地分布電容干擾大和多 點接地、環(huán)路接地的誤報問題。四、怎樣正確選擇直流接地故障查找地裝置 按現(xiàn)場的運行經(jīng)驗，從上面分布電容產(chǎn)生的對地容抗經(jīng)驗數(shù)據(jù)分析， 選擇直流接地故障查找地裝置，一定要嚴格掌握兩個重要指標，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。要

14、求其抗分布電容干擾，對地分布電容系統(tǒng)總值應大于或等于 80MF,回路的對地分布電容系統(tǒng)值應大于或等于 8MF;其二是檢測接 地故障的對地阻抗值應大于或等于 40KQ。達不到上述兩個指標的直流 接地故障查找地裝置，在現(xiàn)場應用中，對大局部的直流系統(tǒng)接地故障 往往檢測不出，更不用說用作定期巡檢裝置。五、查找直流接地故障的技巧1、查找及時。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)故障應立即查找。2、定FS:PAG期巡檢直流系統(tǒng)的對地絕緣。不一定故障出現(xiàn)時再去查 找排除。利用精度較高的查找裝置定期對各個直流回路進行檢查，記 下絕緣較差的直流回路，待氣候漸濕時，再重點監(jiān)測。目前已有局部電廠和變電站采用此法，并已開始建立這種經(jīng)常性的工作主要在 500KV變電站和局部接地較多的30萬KW以上發(fā)電機組。3、按序查找，先信