直流系统接地的查找与分析
【摘要】：快速处理直流系统接地的多种方法的论述。在变电站日常运行维护和异常处理工作中，最复杂的就是直流系统接地的查找与处理。直流系统发生一点接地时对设备系统不会造成影响，不及时处理查找，出现两点接地后，就可能发生短路、装置误动、拒动等严重后果。通过此文指导值班员对直流接地的排除，达到判断准确，处理时间恢
复快的目的。
一、 发生直流接地的原因
1、外部因素
直流回路在运行中常常受到多种不利因素的影响，如雨天或雾天可能导致室外的直流系统接地或绝缘降低引发直流接地。直流电缆受到外力挤压、直流系统绝缘老化可引起接地，电缆穿管进水导致冬季电缆冻断造成接地等。
2、内部因素
因设计上或人员失误造成的接地。如在带电二次回路上工作将直流电源误碰设备外壳；在电缆沟施工将控制电缆损伤造成接地；室外外部控制设备未加防雨罩、二次回路漏接线头、误将控制电缆外皮绝缘损伤，施工时交直流混用同一电缆引发直流接地等都为直流接地留下隐患。此时接地信号不一定立即发出，但具备一定外部条件如潮湿或操作设备时就可能引起直流接地。
二、变电站直流系统绝缘监查系统的配置及工作原理
1、直流系统配置的概述
现有的变电站内一般在两段母线上分别装有一台WZJD-6A型微机直流系统接地检测仪，该仪器具有监测直流系统母线电压、正负母线对地电压、正负母线对地绝缘电阻以及巡检支路接地电阻等实时状态的功能。首创采用多CPU、模块化、分散式的技术与结构设计。每个采集模块可以监测16个直流回路，一台主机可以任意扩展多个采集模块。从而可靠性、适用性、扩展性等多项技术上成功地解决了目前直流接地检测装置存在着误报、漏报、巡检速度慢、接线过多、安装维护困难等弊端，是一种提高电网运行安全和自动化管理水平的智能监测仪器。
2、WZJD-6A型微机直流系统接地检测仪工作原理简述
2．1 母线监测原理：如图
在直流系统中，直流母线对地的绝缘电阻，分为母线正极对地绝缘电阻（R+）与母线负极对地电阻（R-）。按电路基本原理分析，要求取R+与R-两个未知数，必须建立两组独立的电回路方程式，再将其联立求解，方可求得R+与R-的电阻值。因此，本仪器设计了两个不平衡电桥电路。当K1闭合，K2断开时，则电桥1工作，电桥2不工作，此时可以列出电桥1的电回路方程式。当K2闭合，K1断开时，则电桥2工作，电桥1不工作，此时可以列出电桥2的电回路方程式。将上述两个电回路方程式联立求解，可以求得R+与R-的电阻值。图中，U+为母线正极对地电压，U-为母线负极对地电压，E为电桥1中点电压，V为电桥2中点电压。
2．2 支路检测原理
本装置由三部份组成：如下图
主机中装有超低频信号源，该信号源将4HZ的超低频信号由母线对地注入直流系统。传感器安装在母线的每个支路回路上。工作原理如图所示。如果支路回路上有电阻接地，则装在该支路上的传感器产生感应电流，感应电流的大小与支路接地电阻的阻值成反比。感应电流信号经模拟选择开关、放大、带通滤波、相位比较、滤波、A/D转换、送CPU进行数据处理，再通过RS485接口送入主机。主机一方面控制信号采集模块有秩序地采集各支路传感信号，另一方面又接收信号采集模块送来的数据。信号采集模块中的相位比较器，其作用是消除支路回路上的对地电容对测量接地电阻精度的影响，同时也可以克服母线上非同步交流信号干扰。主机接收到的数据经处理后，一方面送液晶显示器显示与输出报警，另一方面将数据通过通信接口电路传送给主控室监控机画面上，通知运行人员。
3、 接地支路巡查部分
3.1当发出直流母线绝缘下降报警信号时，装置将自动进人检测各分支路绝缘的运行状态。用一极低频率的信号源对地馈入直流系统，用一小电流互感器同时穿套在各支路的正、负出线上，由于通过互感器直流电流产生的磁场相互抵消，所以不反应直流部分的信号。而发送在正、负出线上的交流信号幅值相等，方向相同，在互感器二次侧就可反应出正、负极对地电阻和分布电容的泄漏电流矢量和，然后将阻性和容性区分开来，经A／D转换器送微机进行数据处理后数字显示支路号和对应的电阻值，并且自动将绝缘降低的支路号和绝缘参数记录下来。当直流系统各支路巡检完毕后，将自动退出支路检测状态，返回到检测直流母线的绝缘状态。同时，每检测一次直流母线的绝缘状态，都将重复显示一次故障支路号和故障参数，直至将故障排除。
3.2、它还具有监测直流母线的瞬间接地功能，即当直流母线的正极或者负极对地出现瞬间接地时，能发出瞬间接地信号，经过一定时间后该信号能够自动复归。
根据以上优点，我站将所有控制保护（Ⅰ、Ⅱ）回路分两段接在独立的直流馈线屏，并在馈线屏上装设微机直流系统绝缘监测仪来监测直流系统电压、绝缘和各分支路的绝缘及分布电容状况。发现问题后，根据提供的接地支路采用手动拉路和拆接线端子的方法可快速查除接地点。
三、接地查找
1、接地查找的原则方法
1.1发生接地后，微机直流系统绝缘监测系统会发出“直流接地”信号，当看到“直流接地”信号时，首先应了解现场有无造成接地的工作，然后检查微机直流系统绝缘监测仪的指示情况，根据系统提供的数据判断接地极和接地支路，然后分段查找。
1.2 查找接地时要根据当时的系统运行方式、倒闸操作情况、气候影响判断接地点的位置，应尽量一步到位，缩短查找时间。当判断不出接地点时要进行拉路，进行拉路前一定要上报调度、公司调度值班室。对变电站的设备来讲，室外设备发生直流接地的几率非常大，几乎占总数的80％以上。开关端子箱、刀闸机构箱、密度继电器、储压筒压力监视器若密封不严或关闭，容易发生直流接地；变压器、电抗器的温度计绝缘下降或密封不良容易接地；外部紧急跳闸按钮等设备由于下雨渗水很容易产生直流接地，所以外部紧急跳闸按钮需加防护罩，达到防雨又防止误碰的作用。
1.3 在直流接地的查找过程中，万用表是必不可少的主要工具，用万用表测直流回流对地电压时要选好档位和量程，并保证接地点接地良好。对于220伏直流系统，正常时正、负极地电压为110 V左右，若某一极100％接地时对地电压降为为零，而另一极对地电压则变为220 V。某一极不完全接地时则该极的对地电压在0-110V之间。非完全接地的情况，在可靠断开直流保险后可用摇表进行摇测。
2、用拆端子法查具体接地点
2.1 当确认某一支路接地时，不能仅用分别拉保险来判断，有时一极接地取下该极直流保险后立即变成另一极接地，这是由于正负电源之间通过继电器或电阻等元件相连所致。最直接有效的方法是带电拆端子法，即将连接在一起的带电各部分逐一甩开，看接地是否消失。拆端子法应选准地点，而且要有专业人员配合，对我站来讲最好从操作继电器屏的端子排处进行，因到保护屏和配电装置等各个地点的接线都在此处汇集。一般情况下，常见的发生接地的部位是基本一致的，拆端子之前应对照图纸仔细分析，确定一下大致范围。要本着先主干后分支，先信号后控制的原则，一级一级地查找，现举例如下。
1)微机绝缘监测装置发出“瞬时接地”信号，装置显示正对地电压Up:8V，负对地电压Un：218V，母线正对地电阻Rp：0.5千欧，接地支路巡查为支路35，即姜安线5011控制直流，接地支路Rf35：0.5千欧。经分析判断初步定为SF6压力监视、储压筒压力监视、电机打压超时回路等共10条分支路中有接地，在采用拆端子法，准备先逐个断开姜安线5011断路器屏上的信号回路，在断开×号端子时，接地消失，用表记测量正负极对地电压均恢复正常，微机绝缘监测装置巡检后接地消失正常。后检查为储压筒漏氮监视器进水，造成接点正极接地。
2.2 拆端子法查接地具有一定的专业性，较难掌握，需要有较高的技术业务水平，因设备处于运行状态，弄不好会造成再次接地，触电、短路以致于保护误动。所以运行人员只把接地点查找到某个保护盘或汇控柜、端子箱，如果仍然未找到接地点，按严重缺陷上报公司调度值班室，由检修处来处理。
3、 多点接地
电力职称论文 如果直流系统存在多点非金属性接地，微机直流系统接地检测仪可将所有接地支路找出。对于两点及多点接地，需同时断开两路或几路直流回路，接地才能消失。要注意断开每一路接地点时，观察直流电压恢复升高的情况，从而将接地点一路一路的消除。
拉路时，本着先室外后室内的原则，在切断各专用直流回路时，切断时间不得超过3S，此时不论回路接地与否均应合上。当发现某一专用回路接地时，应分别取下各支路保险。
4、采用微机直流系统接地检测仪的几点不足之处
4.1出现下列情况（直流母线接地；接地支路未穿套互感器；系统绝缘等值下降）时，装置发出直流系统绝缘降低信号，但不能查出接地支路，此时只能采用拉路法进行查找。
4.2当所接地的电缆过长时，有可能出现误报多条回路接地。
4.3当我站两条220伏直流母线并联运行时，须退出一套装置，退出的哪部分支路失去巡查功能，当此母线接地时不能可靠发现。
四、查找接地点时应注意以下事项：
1、直流系统发生接地时，应立即停止在二次回路上的工作。
2、查找和处理须有两人进行。
3、查找直流系统接地点时，应与调度取得联系。对保护回路的试拉，应在调度同意后进行。
4、试拉前，应做好防止保护装置误动的措施。
5、在处理直流系统接地故障时，不得造成直流短路和新的接地点。
6、在必要时应通知继保专业人员到场，协助查找并及时消除接地现象，以保证直流系统的正常工作。
处理直流接地试拉寻找接地点操作中，在拉信号、控制开关、熔丝时，应正负极同时拉开，或先拉正电源、再拉负电源；恢复时顺序相反。
五、结束语
直流系统能否可靠运行对变电站的安全运行极其重要。查找直流接地的水平如何往往是衡量变电站专业人员业务能力的标志。直流系统接地现象较复杂，只有在不断实践中努力探索才能进一步提高掌握查直流接地这门技术的能力。
参考文献：《变电运行操作技能必读》上海市电力公司
上海超高压输变电公司 编 中国电力出版社、发行
WZJD-6A型微机直流系统接地检测仪使用说明书
浙江星炬电力电子有限公司