直流接地查找

发电厂、变电站的直流系统是由蓄电池组与浮充电装置并联供给直流负荷的运行系统，主要是为控制回路、信号回路、继电保护自动装置、断路器分合操作等提供可靠稳定的不间断电源。由于分支网络多、所接设备多等因素构成了庞大而复杂的直流电源网络，分为主母线、小母线、层层分布，回路复杂、单线交错、双线交错，客观上增加了查找直流接地故障的难度。

正常情况下正负对地均为绝缘的，系统中有一点发生接地时，一般情况下并不影响直流系统运行，但当出现两点及两点以上接地时，就会造成正负极短路，开关和保护回路误动、拒动现象。同时直流系统的故障可能会造成更大故障隐患。所以当发生接地时采用良好的仪器和准确的判定方法是十分重要的。 一、直流系统接地的产生 1、 何为直流系统接地

当直流系统的正极或负极与大地之间的绝缘水平降到某一整定值或低于某一规定值时，统称为直流系统接地；当正极绝缘水平低于某一规定值时称为正接地；当负极绝缘水平低于某一规定值时称为负接地。 2、 为什么会造成直流系统接地

直流系统是个不间断工作长期带电的系统,支路很多,负荷涉及面广，会由于环境改变、气候变化、污染、高温等引起电缆老化、接线端子老化,元件损坏以及设备本身等问题引起绝缘水平下降。一般来说，投运时间越长，其接地的概率越高，特别是发电厂比变电站接地更频繁。 3、 直流系统接地会造成哪些危害 a) 接地的种类

从现实直流系统接地的构成上归纳起来有以下几种:按接地极性分为正接地和负接地；按接地类型上分为直接接地；有的称为金属性接地（也称完全接地）和间接接地，有的称非金属性接地（也称非完全接地、），有的人还称为半接地。此外还有按接地情况可分为单点接地、多点接地、环路接地、绝缘降低和交流半接地等。由于各地的直接接地情况不一样，所以产生了许多新名字，大体上是这几种名字。 b) 正接地的危害

由于断路器跳闸线圈均接负极电源，当发生系统正极接地时，正极经过大地，构成回路。如图1所示，当图中的A点和B点同时接地，相当于A、B两点通过大地相连接起来，中间继电器2J1动作生成断路器的跳闸。同理，当图中的A点和C点同时接地，和图中的A点、D点同时接地均可能生成断路器的跳闸。

图1

c) 负极接地的危害

负极接地可能造成断路器的拒绝动作，如图1所示，当图中的B点，正点同时接地，B、E点通过地构成了回路，即B、E点相接将中间继电器2J1短接，此时，如果系统发生事故，保护动作由于中间继电器2J1被短接，2J1不工作，断路器不会动作，产生拒动现象，使事故越级扩大。同理，当图中的E点和C点同时接地和图中的E点和D点同时接地均可能生成断路器拒动现象。 二、如何查找接地点，排除故障危害

我们从以上的直流接地危害中，可以看出无论是正极接地还是负极接地，只要有一个接地，即对地构成了新的接地回路就要求迅速排除，否则一旦出现二点或多点接地就会发生故障，乃至发生事故。从目前现场实际中的情况和经验所得，大致有以下几种方法。 2.1拉路法

直流接地回路一旦从直流系统中脱离运行，直流母线的正负极对地电压就会出现平衡。所以人们通常从直流接地回路瞬间停电，确定直流接地点是否发生在该回路，这就是所谓的“拉路法”。直流系统是个不间断电源，基于它的特殊性，人们不能随意停电。近年来随计算机的大量使用，微机保护同样也不允许人们随意断开直流电源。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。 2.2 “拉路法”查找的安全步骤 2.2.1自动接地巡检仪查找回路

目前市场上出现了众多厂家的直流接地选线装置。一般以“信号注入法”、“霍尔传感器监测法”、“磁饱和监测法”三种原理设计生产的，大致情况是在直流的各分支回路上安装一个穿心式的电流互感器，各互感器感应到的信号经过直流接地选线装置分析判断，确定直流接地的分支回路，其安装在支路回路上的传感器编号和接地检测仪显示部分回路对应编号。其优点是能在线监测实时监测各分支回路的接地状态，查巡接地回路时，如 “全自动的逐路测试法”，如果仪器测量是准确性很高的话，是一种不可能缺少的自动化设备。但由于其测量精度不高、误报率较多、抗干扰能力差，各现场情况不一致等问题，在使用上出现了一些问题。 2.2.2便携式仪器查找定位方法

使用便携式的直流接地故障查找仪，查找直流接地不失为一种好方法，作为拉回路法的辅助测试仪，对接地故障的排除在时间上和安全上都是好帮手。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。在原理上基本和在线装置的信号注入法原理相似。由于其采集传感器可以任意移动，利用其移动的优点还可以更具体地查找到各接地点。但由于目前产品和各直流系统的兼容性和抗干扰能力差的因素，误报率十分高，并没有大量采用和全面推广，仅为查找时作为参考使用。 三、直流接地检测装置 1装置的构成

直流系统只能有一个接地点，即绝缘监察继电器的接地点。绝缘监察继电器是利用平衡电桥原理，当直流系统的正极或负极对地绝缘阻抗降低到某一规定值或设定值，即使正对地电压或负对地电压差使电桥失去了平衡，发生了变化就可判定绝缘。它是由信号回路和监察回路（直流绝缘监察继电器KVI，转移开关SM和电压表PV）组成。如图2所示。按其功能又可分为信号部分和测量部分。 A．信号部分

图2所示的右部为绝缘监察装置的信号部分，由绝缘监察继电器KVI及信号（音响和光字牌HL）组成，R+、R-分别为假设的正、负母线对地绝缘电阻，用虚线相连接。R1、R2及R+、R-组成电桥接线。KVI中的R1、R2的数值要求相等（通常选R1=R2=1000Ω），KD为高灵敏度的干簧管继电器，KC为中间继电器。正常情况下，正、负母线对地绝缘电阻R+、R-相等，继电器KD线圈中只有微小的不平衡电流流过，继电器不动作。当有一母线对地绝缘下降时，由于R+≠R-，所以电桥失去平衡，继电器KD线圈中只有微小的不平衡电流流过，当次电流达到其动作值时，继电器KVI动作：KD启动，其动合触点闭合启动KC继电器，KC的动合触点闭合，发出“母线对地绝缘电阻下降”的信号（但不能分清是正母线还是负母线电阻下降）。 B．测量部分

在图2的左半部画出了由转换开关SM和电压表PV组成的测量部分。当有母线对地绝缘降低时，信号部分先发出“母线绝缘降低”的音响和光字牌信号，值班人员将SM开关依次打至“+母线对地电压”和“-母线对地电压”，则SM的2-1、4-5接通和5-8、1-4接通，分别测出+母线对地的电压值和-母线对地的电压值，电压值低者即绝缘有损坏。然后根据已知的电压表内阻RV及直流母线工作电压U，用计算的方法求成正、负极母线的对地绝缘电阻。 C．对继电器KD的要求

在下图2中有一个人工接地点，是为测量母线对地电压用的，当直流回路中再有任一个短路接地点时，将会形成短路回路。为防止在直流回路中由此短路电流引起其他继电器发生误动作，则继电器KD的线圈必须具有足够大的电阻值，一般对220V直流系统选用RKD＝30kΩ的线圈，其启动电流为1.4mA。于是，为防止继电器发生误动作，回路中的其他继电器线圈的启动电流都应大于1.4mA。所以，在220V直流系统中，当任一母线的绝缘电阻下降至15～20kΩ时，绝缘监察继电器便会立即发出信号。

图2

四、人工故障排除方法

变电站的直流接地虽然是复杂的，无论是常规保护还是微机保护，其故障的排除法是一致的。采用拉路寻找分段处理的方法，以先信号和照明部分，后操作部分；先室外部分后室内的原则。根据现场的故障排除经验，笔者对其方法进行整理如下：

1. 首先确定是正极接地还是负极接地，测量正负极对地电压，有效区分是正极接地还是负极接地。 2. 两段母线之间的区分，使查找的接地不会大范围扩大，确定发生直流接地在哪一段。

3. 如果有直流接地选线的装置，不能准确确定，有误报的现象，请退出运行中的直流接地检测仪。

4. 如果站内二次回路有在施工的或有检修试验的应立即停止，拉开其工作电源，看信号是否消除。 5. 采用分段分部位拉路法，操作电源一定要由蓄电池供电，先停下重要的回路，如信号回路和照明回路等。 应按照下列顺序进行 ① 断合现场临时工作电源 ② 断合故障照明回路 ③ 断合信号回路 ④ 断合闸回路 ⑤ 断合附助设备 ⑥ 断合蓄电池回路

五、目前国内监测仪器测量状态

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。各个厂站都是各自按对地电压差（为不平衡状态）来设定，平衡电桥的回路选用电阻，目前无一流标准。国家DC/T724-2000标准中确定220V系统为25K，110V系统为7K，仅说明直流接地在等于某一数值时一定要进行故障排除。由于各直流屏生产厂家（监测装置厂家）均有不同的电桥取值，并没有相关的规定，从实际的各厂家情况看，平衡电桥电阻取值为1-40K不等，这样也正说明了以电压的变化来说明接地故障的程度是不十分准确。其实在国外的一些厂站主要是110V直流电源其接地阻抗是设定为50KΩ。目前我国大亚湾核电站就是引进国外的设备，其直流绝缘告警值还是以50KΩ为依据，实际上其电桥内阻为400K。事实上我国运行的直流系统接地报警都是设在25K以下（参考电力标准），其电桥值仅为1-40K之间。变电站的直流接地故障概率似乎不高的真正原因，无法准确体现实际的绝缘情况。一些运行几十年的变电站和电厂，一年也难得有接地报警，即使出现了接地故障误动事故，也无法查证说明其真正原因和机理。 六、结论

为了防止直流系统网络其他任何一点发生接地时而引起继电器的误动，减少不必要的故障，要求绝缘监测继电器的线圈具有足够大的电阻值，最好是采用光电原理或高阻（500KΩ以上）使直流系统的正式负极对地之间没有一个真正的接地点，假如直流系统一旦发生一点接地，只有一个接地点，监测装置就能及时发现也不会发生误动和拒动事故，同时两段监测上的绝缘继电器并列运行也不会造成任何事故，以适应电力系统和安全稳定。笔者认为开发一种高阻抗的直流接地监测装置是能大大提高直流系统安全运行，也是一件十分有益的事情。

近年来,浙江电网飞速发展,一大批新的变电所建成投产。变电所的直流系统分支较多、涉及面广。尤其是经过多次改扩建的老变电所，回路相对复杂，绝缘水平很难保持得很高，特别是在连续阴雨的天气，发生直流接地的机率较大，若不及时处理，会严重影响安全经济运行。从故障的引发和影响面来看，受影响的仅仅是一个馈线回路。但直流回路故障会影响到整个变电所，直流故障由直流接地引起。 直流系统发生一点接地后，若末及时发现处理，在同一极的另一地点再发生接地或另一极的一点接地，便构成两点接地短路，将造成信号装置、继电保护和断路器的误动作，两点接地可能会将跳闸回路短路，造成保护拒动作，还会引起熔断器熔断、烧坏继电器接点。如线路出口或变压器的保护单元本身元件烧蚀、电流回路开路或控制回路断线、混线等故障，都会引起断路器拒动或误动，因此当直流系统发生一点接地时，应迅速寻找，尽快消除，防止发展成两点接地故障。

一、查找接地故障的原则和方法

1．处理原则。根据运行方式、操作情况、气候影响来判断可能接地的地点，其查找原则是先分母线；再分段；再次分回路的顺序来进行。以先信号、照明部分后操作部分，先室外后室内，先负荷后电源为原则，采取拉路寻找、分路处理的方法。在切断各专用直流回路时，切断时间不得超过3秒钟，不论回路接地与否均应合上。如设备不允许短时停电(失去电源后会引起保护误动作)，则应将直流系统解列后，再寻找接地点。

2．处理方法：传统方法是：当“直流系统接地”光字牌亮时，工作人员应先切换直流负荷屏上的接地电压表，判明直流接地的极性。若将该表转换开关切至“正”，电压表指示值为220伏或，接近220伏，则说明“负”极接地；反之，则“正”极接地。接地极性明确后，可进行以下处理：检查绝缘水平低(如室外的控制回路)、存在设备缺陷及有检修工作的电气设备和线路是否有接地情况；询问载波室是否有直流系统故障；依次切断直流负荷屏上各负荷开关；检查蓄电池、硅整流装置及充电机回路是否有接地现象等。在切断上述每一直流回路后，应迅速恢复送电。在切断每一回路过程中，工作人员应根据仪表和信号装置的指示，判断是否有接地。如切断时接地消失，恢复送电后接地又出现，则可肯定接地发生在该回路上，应及时查找接地点设法消除。

上述方法虽然简单易行，但也有其缺点：因直流负荷屏上的负荷开关控制的既有室内部分又有室外部分，工作人员在查找接地点时、需用电话联系中控室人员了解光字牌信号变化情况，大大延长了处理时间。如是直流屏内部或蓄电池发生接地，用此法很难检测到接地故障。

二、万用表电压测量法查找接地故障

1．基本原理：用万用表直流电压档(DC档)测直流电压值。当直流一极接地时，另一极对地电压为全电压，即控制电压为220V，合闸电压为250V。当切除某一部分直流负荷时，观察万用表所测极对地电压值的变化情况来判断接地点所在区域，从大到小，逐个否定，最后排除。 2．处理方法：

①在查找直流接地故障时，工作人员须对变电所的直流系统了如指掌(近年来变电所数量越来越多，如果不是非常熟悉的话，要仔细查看变电所的直流回路图)。目前的运行状态是101ZK、102ZK和1HK均合上，2HK处于“分”位。直流屏上输出的直流电源按其负荷性质分两路分别送到合闸母线(250V)和控制母线(220V)，它们负极分开，正极共用。 ②判断接地极性。用万用表DCl000档测量直流电源“+”、“—”极对地电压，若“十”极接地时，则“—”极对地电压为220V3若“—”极接地时，则“十”极对地电压为220V，据此判断出接地极性。为叙述方便，以下设“—”极接地。

③用万用表测直流控制母线“+”极对地电压为220V，瞬时切除所有合闸电源开关后，如电压值下降很多甚至为0，就说明接地点在合闸回路，应对高压线路的合闸回路、事故照明等用同样方法进行检查、判断；如电压值仍为220V，则说明接地点在控制回路中，应进一步区分接地点是在直流屏、蓄电池室还是在负载回路。

④用万用表测直流屏整流输出的“十”极对地电压为220V，瞬时断开控制电源开关1HK，如所测电压明显下降或为0V，说明接地点在控制母线回路；如所测电压值无变化，说明接地点在直流屏或蓄电池室，就应对屏内设备及蓄电池做仔细检查。

如接地点在控制回路，测“十”极对地电压为220V，瞬时拉开开关1DK，若电压值明显下降甚至为0V，说明接地点在信号回路，可通过电压测定，瞬时拔出信号回路保险来查找。

按照上述顺序逐步缩小查找范围，最终找出接地点予以处理。 三、仪器检测法查找接地故障

概述目前，利用仪器对电力系统直流电源接地故障查找的核心问题是现场干扰大，在不同的直流电源和不同的工作状态下测量,绝大部分产品会误测误判，抗干扰性差，绝大部分产品都无法正常使用。新产品的出现成功解决了干扰问题。

基本原理：一、采用PDF系统避免了传统的查找方法的缺点,可以在不影响直流系统正常工作的情况下实现“便捷”“可靠”“安全”“快速”“在线”“直接”的有效检测。信号发生器被测对象及地之间发射一个2.5Hz的低频电压信号，在故障点处产生一个泄漏电流。可以对直流系统多点接地、高阻接地、环路接地、绝缘下降、大电容接地进行准确地查找。接收器接收故障电流计算接地电阻值和电容值，并显示在LCD上。能全面消除容性接地假象。能准确轻松查找直流系统故障接地点。查找直流系统接地故障时，不需要断开电源，可实现接地点定位。仪器不但能检测直流系统接地电阻阻值，还可以检测直流系统对地电容值。

二、采用非接触式磁调制直流微电流智能传感器，利用正负母线对地的接地电阻产生的漏电流，来测量母线对地的接地电阻大小，从而判别母线的接地故障。这一技术无须在母线上叠加任何信号，对直流母线供电不会有任何不良影响，彻底根除由母线对地分布电容所引起的误判与漏判。

三、波形分析法，其主要特点和优点：检测灵敏度高、排查系统分布电容能力强、不断电查找、不影响系统正常运行、抗干扰能力强、安全可靠等。波形分析法，就是利用在直流母线与地之间加入一种特定的周期性电压信号，通过卡钳式探头探测各支路电流，分析、计算电流信号基波与谐波的相位差，进而判断是否存在接地故障。 根据仪器测量后的确认故障范围及位置点后及时予以处理。 四、查找接地时的注意事项

1．查找直流接地故障时，必须有二人进行。一人检查，一人监护，防止误操作。 2．禁止用灯泡查找接地点，以防直流回路短路。

3．查找直流一极接地故障时，切勿引起另一点接地，以防引起继电保护、自动装置的误动或拒动，甚至引起短路烧直流保险。 4．当直流系统一点接地时，禁止在二次回路上工作。

5．拆除各端子、各开关的时间应尽可能短，并保证拆除前后的绝缘（包含拆除工具）。

6．运用绝缘监察装置的测量转换开关测正、负极对地电压时可能有误，主要是开关内部的正、负极接点与接地点误接通会造成误发接地信号。

7．如是直流系统绝缘严重破坏但未完全接地，所测极对地电压应低于220V(合闸回路应低于250V)，应根据切除某部分负荷时，观察所测电压值是否下降较多来判断绝缘损坏严重处。

综上所述，查找直流接地的方式有多种，各有各样的优缺点，但不应将就于一种，应随着不同的环境不同的回路构成或不同的实际状况选取相应合适的查找方法。随着经济的不断发展，社会用电不断提升，现在的电网建设中改（扩）建工程将不断增多，如何确保施工过程中不影响直流回路系统的绝缘稳定性是我们安全工作中的一大要点。只有防范于未然，针对各种突发情况及各个隐患布置安措，消除直流接地故障的隐患才能更好地开展安全工作，保证变电所的正常运行，确保电网安全。发现问题，以正确的方法查找解决问题，防止二次事故是我们工作的前提要点，通过不断的探索，巩固安全施工成果，是我们施工人员的前进方向。