摘要：本文以应用楼宇供电的直流电网为研究对象，对低压直流供电系统的接地方式进行了研究。总结出低压直流供电系统的几种典型接地方式；分析了直流电的电击安全性，得出人体的安全阈值曲线并应用到后面的仿真分析中.
关键词：直流楼宇；低压直流供电系统；接地方式；接地故障；人体安全性
Abstract:In this paper, analysis of the electric safety of DC power, the safety threshold curve of the body and apply it to the back of the simulation analysis; comparison of different reliability, grounding the electromagnetic compatibility, given the failure protection measures corresponding to each grounding mode; Simulation software is used to analyze the grounding faults in different grounding modes.
Key words: DC building;low-voltage direct current（LVDC） power supply system;Grounding method;Grounding fault;human safety
1. 直流供电与接地系统的分析
选择不同直流供电接地方式，一般考虑系统可靠性、电击防护性能、电磁兼容、故障保护等方面，因为楼宇直流供电应用于普通老百姓日常接触的领域，因此电击防护性能为尤为重要。
1.1 人体安全性
至今，LVDC 系统的设计都没有统一的规范与标准[1]，并且其研究只着眼于LVDC系统各种结构、保护与控制、电能质量与节能环保等领域，而电气安全方面往往被忽视。而为了向民用住宅等领域推广使用LVDC 系统，安全性必须作为前提。使用过程中尽管直流电普遍认为比交流电更为安全，但相关的各种安全问题却很少有文献进行探讨并深入研究。而电击防护性能是电气安全的核心部分，交直流的电气特性不同，LVDC系统的接地形式及故障保护的整定与传统交流系统的区别不小。
1.2 可靠性
供电可靠性是指电网在某一期间内连续不间断地向用户提供电能的量度，一般作为供电服务质量的核心指标。接地方式直接影响到电力系统的供电可靠性。
（1）单极供电与双极供电。
接地系统中，通常有单极供电与双极供电两种方式。单极供电的两种方式，可以看出，其线路数量较少，因此比较经济，但电压等级较低时不适合用大地作回路，而且其电流流经大地时对地下铺设的金属管道、接地网等产生腐蚀，并且负载上的压降偏低，功率减小，一般不采用这种方式。双极供电可以提供3种输出电压，因此可能会出现两级电压不平衡的情况，导致两相同负载的功率不等，为了解决该问题，工程上一般利用电压平衡器[2]。其本质上是由基本的直流变换器所构成，分别储存与释放能量，并回馈给相应的负载，因此可以保持负载的功率平衡性。
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（2）电源侧不接地与接地的比较。
以电力操作电源为例[4]，其电源侧不接地或经高阻抗接地，可以看作对地绝缘，如果线路某一点出现接地故障时，并不会形成回路，因此其故障电流可以忽略，线路可以继续运行，其可靠性相对较高。
（3）特殊的低压系统如超低压直流（60V）与通信电源（48V）。
超低压直流系统（Extra-low-voltage direct current,ELVDC）采用60V的直流电源，其整个系统均采用不接地的方式，由于两端都不接地，其不存在接地极，因此其不会受到电化学腐蚀的影响，并且不存在接地故障电流，其可靠性非常高。[5]
通信电源通常采用正极接地，因此其电压可以看作-48V，称为负电源。接地系统会受到电化学腐蚀的影响，其中阳极发生吸氧腐蚀，较为严重，采取正极接地后，变压器铁芯的电压为零，线圈成为阴极，电位为-48V,这样发生吸氧腐蚀的为体积很大的铁芯，以牺牲阳极来保护线圈，变压器线圈的故障率降低。[6]
1.3 电磁兼容
电磁兼容（EMC）是指在电磁环境中系统或设备能继续工作且不会产生较严重电磁骚扰来影响的该环境中其他事物的能力[7]。当今科学技术高速的发展使电路集成度愈发复杂，这就导致各种电磁干扰问题日益严重。为了使系统和设备的电磁兼容性得到改善，一般需要致力于减小干扰源，降低或消除干扰耦合，提高敏感部份对应能力。
2 故障保护
低压直流供电系统应依照不同的故障类型和相应工程要求装设短路保护、过负荷的保护、接地故障的保护及电源侧断线故障保护[8]。供电装置上下级保护器动作应拥有选择性，各级之间可以相互配合，并与供电系统的特点和接地方式符合。
展望
（1）对于直流供电系统拓扑结构的分析也仅仅停留在简单的辐射型，对于更先进的两端供电与环形供电还缺乏研究，以后可以建立更符合实际情况的仿真模型。
（2）对于电压平衡器本文只论述了最基本的一种拓扑结构及简单的工作方式，其具体的工作原理及更复杂的三电平与交错并联的结构没有深入研究。
（3）本只是研究了其相应的可靠性与安全性，电磁兼容的研究分析只涉及到环路电流等，而不同接地方式的经济性比较等方面的研究仍有待进一步的开展。
参考文献：
[1]雍静,徐欣,曾礼强,李露露.低压直流供电系统研究综述[J].中国电机工程学报,2013,(07):42-52+20.
[2]谢少军,肖华锋,罗运虎.直流楼宇技术初议[J].电工技术学报,2012,(01):107-113.
[3]张翔.低压供电系统接地方式研究[J].河南科技,2014,(07):118-120.
[4]崔福博,郭剑波,荆平,潘冰,侯义明.直流供电技术综述(英文)[J].电网技术,2014,(03):556-564.
作者简介：彭荻（1995-10），男，籍贯：湖北省武汉市，学历：本科，毕业于武汉大学
论文作者:彭荻
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/7
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