直流系统接地

关于直流系统接地故障问题的探讨

发电厂、变电站直流系统是十分重要的电源系统，它是一个独立的电源，不受发电机、厂用电、站用变以及系统运行方式改变的影响，为电力系统的控制回路、信号回路、继电保护、自动装置及事照明等提供可靠稳定的不间断电源，它还为断路器的分、合闸提供操作电源。

由于直流电源在二次系统所处的重要地位，直流系统自身的可靠及安全直接影响到整个系统的安全，尽管直流电源十分稳定可靠，但实际应用中，由于电力系统应用直流电源的特殊性，特别是控制回路和保护回路的应用，使直流系统的故障成为电力系统更大故障的事故隐患，这就是我们常说的直流系统接地故障危害。

一、关于直流系统接地

1、什么叫直流系统接地？由于直流电源为带极性的电源，即电源正极和电源负极。交流电源是无极性电源，电力系统交流电源有一个真正的“地”，这个地也是电力系统安全的一个重要概念。为了系统安全，变电站、发电厂所有设备的外壳都会牢牢的接在这个“地”，而且希望其阻抗越低越好。直流电源的“地”对直流电路来讲仅仅是个中性点的概念，这个地与交流的“大地”是截然不同的。如果直流电源系统正极或负极对地间的绝缘电阻值降低至某一整定值，或者低于某一规定值，这时我们称该直流系

统有正接地故障或负接地故障。

2、直流系统为什么会接地？发电厂、变电站直流系统所接设备多、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，设备本身的问题等等，而不可避免的发生直流系统接地。特别在发电厂、变电站建设施工中或扩建过程中，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。

3、直流系统接地的危害

（1）接地分类:由于直流系统网络连接比较复杂，其接地情况归纳起来有以下种种：按接地极性分为正接地和负接地；按接地种类可分为直接接地，亦称金属接地或全接地和间接接地，亦称非金属接地或半接地；按接地的情况可分为单点接地、多点接地、环路接地和绝缘降低或称片接地。（2）、正接地可能导致断路器误跳闸由于断路器跳闸线圈均接负极电源，故当发生正接地时可能导致断路的跳闸，如图所示，当图中的A 点和 B 点同时接地，相当时A 、B 两点通过大地连起来，中间继电器KM 必然动作造成断路器的跳闸。同理，当图中的A 点和C 点同时接地，和图中的A点、D点同时接地均可能造成断路的跳闸。（3）、负接地可能导致断路器的拒跳闸:如图所示，当图中的B 点、E点同时接地，这B、E点通过地连通后，将中间继电器KM 短接，此时如果系统发生事故，保护动作，由于中间继电器KM

被短接，KM 不动作，断路器不会跳开，产生拒动，使事故越级扩大。从以上分析看出，直流系统如果仅仅是一点接地，对二次回路不会造成事故，如果有两点接地，就可能发生断路器误动或拒动。就动作的实际情况看，当直流系统监测回路发出预告信号报警，显示该系统接地，可以断定，直流系统的接地故障已经造成了断路器可能发生误跳或拒跳的事故隐患，应立即排除。

二、怎样查找、排除直流系统接地故障排除直流接地故障。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，或者是一个片，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。

1、查直流接地的方法

（1）、拉回路法：这是电力系统查直流接地故障一直沿用的一个简单办法。所谓“拉回路”，就是停掉该回路的直流电源，停电时间应小于三秒。一般先从信号回路，照明回路，再操作回路，保护回路等等。该种方法，由于二次系统越来越复杂，大部分的厂站由于施工或扩建中遗留的种种问题，使信号回路与控制回路和保护回路已没有一个严格的区分，而且更多的还形成一些非正常的闭环回路，必然增大了拉回路查找接地故障的难度。正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

生人为的跳闸事故，再加上微机保护的大量应用，微机保护由于计算机的运行特性也不允许随意断电。2001 年10 月，广西电力局中心调度所继保科发文，明令禁止“拉回路”查找直流接地。“拉回路”可能导致控制回路和保护回路重大事故发生。（2）、直流接地选线装置监测法这是一种在线监测直流系统对地绝缘情况的装置。该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。而且该装置必须进行施工安装，对旧系统的改造很不便。此类装置还普遍存在检测精度不高，抗分布电容干扰差，误报较多的问题。如果能有一种在监测点上不受限制，检测精度较高，选线准确的直流接地选线装置，应是一种较好的选择。

（3）便携式直流接地故障定位装置故障定位法

该装置是近几年开始在电力系统较为广泛应用的产品。该装置的特点是无需断开直流回路电源，可带电查找直流接地故障。完全可以避免再用“拉回路”的方法，极大地提高了查找直流接地故障的安全性。而且该装置可将接地故障定位到具体的点，便于操作。目前生产此类产品的厂家也较多，但真正好用的产品很少，绝大部分产品都存在检测精度不高，抗分布电容干扰差，误报较多的问题。

三、查找直流系统接地故障的深层次分析据现场使用情况反映，绝大部分查找直流系统接地故障的装置都不是很好用，其原因要从直流系统接地说起，由于发电厂、变电站的直流系统是一个庞大的、复杂的直流电源网络，所接设备多，母线、小母线层层分布，回路纵横交错，客观上增大了查找直流接地故障的难度。

1、关于分布电容的讨论我们知道电容的特性是对直流呈现开路，对交流呈现一定阻抗特性，其阻抗的计算公式Zc=1/2 n fC其中f为交流信号频率，C 为电容量， C 越大，该电容呈现的容抗就越小，频率越高，该电容呈现的容抗也越小。

变电站、发电厂直流系统的对地分布电容情况是直流系统越大，回路越复杂，所接设备越多，系统呈现的对地分布电容也越大，我们曾对100KV 、220KV 和500KV 不同电压等级的变电站的直流系统做过测试，其分布电容大致呈现如表所示。

按现场运行经验，变电站、发电厂直流系统的对地分布电容还与发电厂、变电站的投运时间有关，投运时间越长的变电站，分布电容也更大，一般来说，如果查找直流接地的检测装置以叠加低频交流检测信号方式在直流系统上，假设点的交流信号频率

f=2Hz（目前绝大多数装置都采用5Hz），那么，直流系统的分布电容对检测装置所叠加的低频交流信号.

2、对直流系统接地故障的定义标准的讨论上面说过直流接地是指直流系统正或负极对地绝缘阻抗值降低到某个规定值或某个设定值时，我们称直流系统发生了接地故障。