摘要：在直流系统中，系统中的电气设备、电缆头等都是瞬时性接地的高发地，电缆本体也存在瞬时性接地现象，这些都有可能是永久性接地的前兆。若想提前消除永久性接地故障点，可通过找出频繁出现瞬时接地的线段，沿线检测并采取出路措施。当系统发生瞬时接地时，通过分析交流CT在这段时间记录的负荷电流的变化情况，即可迅速检测出瞬时接地故障点。本文介绍常规接地和瞬时接地的现象和原理，阐述瞬时接地的逻辑判断，以及交流CT查找瞬时接地故障点的方法。
关键词：直流系统；瞬时接地；永久性；
Battery capacity and AC intrusion monitoring method
Ji Zhe-fu1,LinWu-long2,Zhu Yu-zhan2,Cai Xiao-ming3
(1.Shenzhen Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co., Ltd., Shenzhen, Guangdong518000)
(2.GUANGZHOU QIANSHUN ELECTRONIC CO.,LTD.,Guangzhou,Guangdong511430)
(3.East Power Plant of Shenzhen Energy Group Co., Ltd., Shenzhen, Guangdong518000)
Abstract:In the DC system, the electrical equipment, cable heads, etc. in the system are high-frequency grounds of instantaneous grounding, and the cable body also has transient grounding phenomena, which may be precursors to permanent grounding. If you want to eliminate the permanent ground fault point in advance, you can detect and take the way out by finding the line segment where the instantaneous grounding occurs frequently. When the system instantaneously grounds, by analyzing the change of the load current recorded by the AC CT during this time, the instantaneous ground fault point can be quickly detected. This article describes the phenomena and principles of conventional grounding and instantaneous grounding, explains the logical judgment of instantaneous grounding, and the method of AC CT to find instantaneous ground fault points.
Key words: DC systems；instantaneous grounded；permanent；
0引言
直流系统中，若某线段频繁出现瞬时接地，将有可能转化为永久性接地故障，即一些永久性接地的前兆可能是频繁出现瞬时接地。但因瞬时接地故障持续时间短，不影响正常供电，且能够自动复归，而且目前大多数的绝缘监测装置无法捕捉到瞬时接地故障的发生，更不用说告警了。因此运行维护部门没有特别关注。实际上，如果能够捕捉、记录瞬时接地故障信号，找出一段时间内瞬时接地故障频发的线路，及时通过巡线检查并采取出路措施，消除故障隐患，就能够提前消除永久接地故障。
对系统中各支路线路来说，目前相比直接通过测量局部放电量、绝缘层损耗角和直流电阻等常用的绝缘在线监测方法，通过实时监测母线是否发生瞬时接地，再结合交流CT对各支路电流的监测情况，然后快速查找出故障点，消除永久性接地隐患，抗干扰能力强、准确度高，因此具有显著作用。
1常规接地现象和原理
当直流系统发生常规接地时，被监测的母线正极对地电压或者负极对地电压会偏低，经计算处理，其中的正极对地绝缘电阻值或负极对地电阻值同样会偏低，当低于对地电阻整定值时，系统应发出接地告警信号。
接地故障检测原理：一般可通过平衡桥的原理进行监测母线正极对地电压和负对地电压，然后利用欧姆定律测算出正极对地绝缘电阻值或负极对地电阻值，当连续一段时间，其中一电阻值低于或等于对地整定值并且趋于稳定时，则可判定为常规接地。母线电压接地波形如图1所示。
图1 母线电压接地波形图
注：
U+(上)：母线正极对地电压
U-(下)：母线负极对地电压
2瞬时接地现象和原理
当直流系统发生瞬时接地时，被监测的系统母线正极对地电压或负极对地电压会发生突变，且又在极短的时间内自动复归，但系统母线总电压却没有明显的变化。但是直流系统对地电容的产生在变电现场中是无法避免的。直流系统对地电容主要由开关电源对地的滤波电容、屏蔽电缆的对地分布电容、抗干扰电容等组成。一般情况下，变电站的规模越大，直流系统对地电容也会越大[4]。由于直流系统对地电容的存在，对发生瞬时接地故障时对地电压的变化程度产生的影响至关重要。
瞬时接地检测原理：监测系统母线的方式与常规接地的方式一样，但需记录接地的持续时间，因为瞬时接地故障持续的时间不同，对母线对地电压的影响也将不一样，时间越短，影响越小，当时间小于30ms时，其对母线对地电压的影响几乎看不出来了，而CT的响应效果比母线对地电压的波动更容易检测出来，因此需要结合交流CT的测量波形来检测出瞬时接地故障和发生的故障支路点。瞬时性接地的持续时间一般从几毫秒到几分钟，但大多小于1s，母线电压瞬时接地波形如图2所示，CT响应波形如图3所示。
图2 母线电压瞬时接地波形图
图3 CT响应波形图
3瞬时接地的逻辑判断
母线发生接地故障是指所有连在该母线上的进、出线电流的矢量大于某整定值，正常状态下该值应该稳定为零。当直流母线的正极或负极出现瞬间接地时，系统能够准确判别出发生接地的是母线正极还是负极，也能判别出是直流接地还是交流接地，然后发出瞬时接地信号。利用系统判断出的瞬时接地极性，再由各支路上的CT根据接地极性判断这段时间的漏电流波形是否满足瞬时接地的条件，及时响应给系统，即可以准确判定出具体的瞬时接地故障点。
图4 系统检测原理图
系统检测原理图如图4所示，平衡桥回路实时检测直流系统母线对地的绝缘情况，交流CT实时监测记录正极支路负荷电流I+和负极支路负荷电流I-，并感应馈线支路上的漏电流信号。
系统无绝缘故障时，馈线支路上I+ = I-，无漏电流信号。当正极支路上出现瞬时接地时，电阻R-和R1通过大地形成有效回路，瞬时接地漏电流为i1，负荷支路正极总电流会突然升高，CT感应到支路多余的漏电流i1达到了整定值且又快速消失。当负极支路上出现瞬时接地时，电阻R2和R+通过大地形成有效回路，瞬时接地漏电流为i2时，负荷支路负极总电流也会突然升高，CT同样感应到支路多余的漏电流i2达到了整定值且又快速消失。
4 CT查找瞬时接地点的方法
实验1，当正极支路上出现瞬时接地电阻为R1，平衡桥回路能够准确判别出正极支路发生直流瞬时接地，并发出的瞬时接地信号。此时母线正极对地电压变化波形如图5所示，利用电磁感应原理，交流CT产生的电势差变化波形如图6所示。
图5 母线正极-直流瞬时接地波形示意图
图6 CT-直流瞬时接地波形示意图
实验2，当负极支路上出现瞬时接地电阻为R2，平衡桥回路能够准确判别出负极支路发生直流瞬时接地，并发出的瞬时接地信号。母线负极对地电压变化波形如图7所示，利用电磁感应原理，交流CT产生的电势差变化波形如图8所示。
图7 母线负极-直流瞬时接地波形示意图
图8 CT-直流瞬时接地波形示意图
5总结
本文主要介绍常规接地、瞬时接地的现象和原理，重点阐述瞬时接地逻辑判断和交流CT查找瞬时接地故障点的方法。利用交流CT即可在直流系统中迅速找到瞬时接地故障点，消除接地故障隐患，满足当前的检测要求。本文讨论的方法能够安全、快速和准确地进行判断，利用架空线路接地瞬间释放出的分布电容和放电电流量来判断线路发生接地故障的地方，能够准确的判断，降低检测难度和减少维护人员的工作量，避免了因系统接地造成重大损失，可广泛应用于电力检测技术领域。
参考文献：
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[2] 李洪波.超高压直流输电线路故障测距原理研究及软件开发[D].天津大学,2009.
[3] 唐蕾,陈维荣.瞬时无功功率理论坐标变换的推导及谐波电流检测原理分析[J].电网技术,2008(05).
[4]黄东山，周卫，李秋霞，王晓明，陈华寿.一种直流系统的系统电容在线测量方法[J].现代电子技术，2015，38(5):132-141.
作者简介：
王国民，男，本科学历，1990年2月出生，广东深圳人，深圳供电局有限公司变电管理二所电源班工作，主要研究方向：直流系统。
论文作者:(王国民1,党政1,纪哲夫1,郭兴强1,刘志伟1,
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/17
标签：母线论文; 正极论文; 负极论文; 波形论文; 故障论文; 电压论文; 系统论文; 《电力设备》2019年第7期论文;