2010年湖南省电力公司继电保护讲课资料7

广东核电培训教材课程代号直流系统接地故障检测编著：徐玉凤广州市仟顺电子设备有限公司目录第一章直流系统及其接地故障1.1 引言1.2 直流系统的构成1.3 直流系统等效电路1.4 接地故障现象1.5 接地产生的原因1.6 接地故障危害第二章接地故障种类2.1 电阻性接地2.1.1 单点接地2.1.2 多点接地2.1.3 平衡电阻接地2.2 有源接地2.2.1 交－直流串电接地2.2.2 直流一直流串电故障2.3 多分支接地第三章接地故障检测方法3.1 绝缘装置的功能与分类3.2 基本原理3.3直流电流3.3.1 平衡桥方式3.3.2双桥方式3.3.3乒乓方式3.4 方波电流3.5 正弦波电流第四章接地故障查找基本方法与案例分析4.1 基本方法4.2 两套接地告警装置引起的接地4.3 端子箱－操作机构箱电缆接地4.4 备用电缆芯接地4.5 端子箱内多个继电器绝缘下降4.6 多分支接地故障4.7 交流电源串入直流系统引起接地4.8 两套直流电源同时供电4.9 两套直流系统存在寄生回路4.10 蓄电池电缆接地4.11 蓄电池漏液引起的接地4.12 压力表进水引起的接地4.13 电缆磨损引起的接地4.14 用万用表判断接地故障4.15 桥臂断开一侧的情况4.16 人工接地点断开后的现象4.17 不能用万用表判断接地的情况第五章 QDB－51直流接地探测器的使用方法5.1 直流系统的等效电路5.2 测试线连接5.3 交直流串电接地测试5.4 正负极对地电阻测试5.4.1 有接地的情况5.4.2 正负极对地电阻为无穷大5.5 对地电容与系统总绝缘测试5.5.1 交直流串电接地5.5.2 电阻性接地5.6 通信：手持器接收信号源数据5.7 手持器自动调零5.8 手持器自校验5.8.1 接线5.8.2 校验结果5.9 支路接地测试5.10 接地方向的作用5.11 告警选线装置平衡桥电阻测试5.12 手持器充电第六章直流接地检测装置的校验6.1 基本原理6.2 主要技术指标6.3 主要应用对象6.4 校验接线6.5 母线电阻测量－告警校验6.5.1一极电阻接地6.5.2二极电阻接地6.5.3分布电容的影响6.6 支路电阻测量－选线校验6.6.1一极电阻接地6.6.2二极电阻接地6.6.3系统分布电容的影响6.6.4支路分布电容的影响6.7 交流接地测量6.8 接地信号功率第七章专题论述7.1 核电告警装置原理分析7.2 继电器线圈接地故障现象分析7.3 关于500k检测灵敏度的探讨7.4 直流接地巡检装置误、漏选线问题分析7.5一起220kV变电站直流接地故障查找与分析第一章直流系统及其接地故障1.1引言直流系统是指给保护、控制等设备提供工作电源的供电网络，包含有蓄电池、充电设备、空气开关或保险及接线端子、导线、绝缘监测仪等。

经平衡桥电阻接地，使正负极对地电压，分别为直流系统电压的50％。

当直流系统发生绝缘下降或接地故障时，一般会使正负极对地压发生偏移，如果两极绝缘电阻同等下降，则还会维持平衡，即正负极为1/2母线电压。

由于电力生产行业的高可靠性要求，对直流系统提出更高得要求，必须做到无间断可靠供电，尽管直流系统接地故障后果严重：可能损坏供电电源设备或直接导致保护控制设备误、拒动，电力运行单位也非常重视直流接地故障处理，但有关直流接地的资料、文献等都很有限，到目前为止，都还没有系统、全面介绍直流接地方面的书籍，使直流接地故障大都凭借个人经验来处理，不同人员处理的时间、结果相差很大，有的甚至还处理不了，困扰电力系统运行维护人员多年的直流接地问题一直都未解决，反过来，也严重影响电力系统的安全稳定运行。

我公司是研发、生产、销售，直流系统接地检测专业厂家，提供直流接地检测设备与现场服务，积累了非常丰富地理论与实际处理经验。

本教材是我公司在直流接地检测技术研究和实际故障处理的基础上整理而成，希望能给电力行业有关运行检测人员在处理直流接地故障时，能带来有益的帮助。

1.2直流系统的构成图1 直流系统接线简图如图1所示，直流系统由以下几个部分构成：1）电源部分：蓄电池和充电装置2）供电网络：直流母线和母线到各个负载之间的连接线3）保护设备：过流保护用的保险或空气开关；接地保护用的接地告警装置4）负载：直流系统供电对象，如保护控制设备等5）其它：如接线端子、抗干扰电容或滤波电容等1.3直流系统等效电路图2直流系统等效电路对于便于直流系统接地故障分析，我们可以将直流系统等效为图2所示的基本电路，它有直流电压源V，正负极对地电阻R+、R-，正负极对地电容C+、C-，正负极桥电阻R1、R2。

R＋是正极所有设备对地绝缘电阻总和即并联值。

同理R－是负极所有设备对地绝缘电阻总和，C＋是正极所有设备对地分布电容总和，C－是负极所有设备对地分布电容总和。

R1、R2绝缘检测装置内部人工接地回路的接地电阻，当采用平衡桥检测原理时，R1＝R2。

接在正负极之间的所有负荷，由于其不影响接地故障检测方法的分析，为简化等效电路起见，在图2中被省略。

1.4接地故障现象据DL/T856-2004“电力用直流电源监控装置”A..1直流系统发生接地故障或绝缘电阻低于整定值（见表1）时，直流绝缘检测装置应可靠动作。

高的要求，即“220V直流系统两极对地电压绝对值差超过40V…，应视为直流系统接地。

”此时，接地极对地电压小于90V（约40.9％母线电压），非接地极对地电压为130V（约59.1％母线电压）。

接地故障引起的对地电压变化，与接地电阻值和桥电阻值大小相关。

目前国内微机化直流接地巡检装置内的桥电阻一般都大于25k（如深圳奥特讯约为200k，珠海泰坦约为40k），发生接地告警后，接地极对地电压应小于1/3母线电压，而非接地极对地电压则大于2/3母线电压。

实际运行过程中，对220V直流系统来说，任意极对地电压低于60-70V（27.3～31.8％母线电压），不管绝缘监测装置是否告警，检修部门也会安排处理接地故障。

1.5接地产生的原因⏹绝缘老化、破损：如电缆、绝缘座⏹机械振动：电缆距金属较近，机械振动磨损电缆绝缘⏹灰尘沉淀、潮湿：如接线端子、PCB板集有灰尘，在空气湿度较大的情况下，绝缘下降⏹生锈：如仪器仪表的金属外壳⏹漏水：如端子箱、压力表密封不好；⏹裸露：如备用电缆芯没有包好1.6接地故障危害一般说来，直流系统一点接地故障，不会引起严重的后果，但要求运行维护人员及时处理（4-6小时内），以免发生2点或2点以上接地故障。

发生多点接地，可能导致保护等设备的误动或拒动，影响电力系统的安全稳定运行。

更为严重的是，两极都发生接地故障，可能使直流系统的母线发生短路，烧毁供电电源设备和供电网络。

由接地引起系统事故⏹2000.7—河北某220KV站，暴雨造成两点接地，电动刀闸误动；⏹2002.8—湖北某220KV站，原有接地故障无法排除，暴雨造成另一点接地，主变误动；⏹2003.5—广东某220KV站，拉闸查找直流接地故障，误跳一台220线路开关；⏹2004.12—黑龙江某220KV站，拉闸查找接地故障，引起220主变保护误动；⏹2005.03—辽宁某220KV站，拉闸查找接地故障，保护误动；⏹2005.05—贵州某500KV站，暴雨造成两点以上接地，2台220KV开关误动，后查出两个接地故障点；⏹2005.06—广东某220KV站，拉闸查找直流接地故障，误跳一台220线路开关；⏹2006.07—广东某110KV站，用国内某公司产品查接地，主变误动。

上述直流接地故障与处理接地故障引起的系统跳闸事故，是根据有关文献或用户讲述获得，只是很小一部分；还有很多不明原因的系统跳闸事故，也和直流系统接地故障有关。

第二章接地故障种类直流系统接地故障，从接地性质、接地形式及发生的原因等，归纳起来大致有以下几种情况：①电阻性接地，即通过电阻发生接地。

是直流系统最为常见的接地故障。

②有源接地，即通过其它电源（交流或直流）发生接地。

是直流系统最严重的接地故障。

③多分支接地故障，接地故障点通过多条分支与直流系统母线相连，使接地故障查找与处理变得异常困难。

2.1电阻性接地即通过电阻发生接地，接地电阻很小时，常称之为金属接地或全接地。

当只有一个接地点时，为单点接地；2点或2点以上接地谓之多点接地；正负极同时接地，而接地电阻值较为接近时，又称之为平衡电阻接地；有时接地点通过多条支路连接地正或负母线，又可称多支路接地现象。

2.1.1单点接地单点接地是最简单也是最常见的直流系统接地故障，由于电力系统一般在接地告警后才去处理，而告警整定大多在20－30KΩ以内，有的甚至只有几KΩ，因此，不管是拉闸还是通过设备来检测，都较容易判断接地支路和故障点。

2.1.2多点接地多点接地故障，有时是由于天气潮湿，多处同时发生接地，有时则由于一点高阻接地没有达到告警值，而未能发现并处理，当第二、三…高阻接地发生时，直流系统总的接地电阻逐步下降，低于整定值时，才发生接地告警，从而出现多点接地现象。

如第一点80kΩ接地，一般不会告警，电压编移也不多，不会引起检修人员注意，第二点60kΩ，并联后60×80÷（60＋80）＝34.3kΩ，大都情况也不会告警，但电压会偏移较多，若有巡视，可能会引起重视，在不告警的时候，也及时处理，否则要等到第三点故障发生时才会告警，如70kΩ。

三点并联后对地电阻为70×34.3÷（70+34.3）＝23.0kΩ。

多点高阻接地引起的接地告警，由于有每条接地支路电阻均较高，拉闸电压变化不明显，可能漏掉真正的接地支路，始终找不出接地故障，让运行维护人员很头痛。

巡检或便携式查找设备，则要求检测灵敏度较高（如50K甚至100K）才行能检测出接地支路，最好是能检测出支路接地电阻值，而不是接地电流的相对值或百分比，这样无需对比各支路的接地电流，即可判断接地状况。

2.1.3平衡电阻接地平衡电阻接地故障是多点接地的一种，并且一般都是高阻接地。

因为平衡电阻接地是正负极同时接地，如果接地电阻小，那样的话会产生很大的正负极电流，将烧断接地回路的薄弱环节或保险，而演变成一点接地或其它故障。

我们认为，平衡接地也不一定要求正负极接地电阻完全相同，只要正负极接地电阻在于20%内，甚至30%都可算作平衡接地故障，因为诸多采用平衡桥回路告警检测设备，在这种情况下仍会存在动作死区。

随着接地告警检测原理的发展，近几年新投运巡检装置，大多没有检测死区，而能及时发现平衡电阻接地故障，因此这种故障也越来越经常遇到。

不管巡检设备能否检测出平衡电阻接地故障，便携式查找设备都必须适用并查找出平衡接地故障点。

因为让直流系统长期存在这样的平衡电阻接地，势必增加接地故障电流，使得再有接地发生时，引起保护、控制设备误动、拒动的机会随之增加，对系统的安全不利。