摘要：变电站、发电厂等的直流系统回路较为复杂、所接设备也较多，因此在长期运行中会因为气候变化、环境改变、设备自身问题、电缆和接头老化等因素，不可避免地造成直流系统接地，甚至带来重大损失。本文对统部直流屏正极接地故障进行分析，找出原因，并提供了一个有效的避免方法，对于杜绝直流屏正极或负极接地具有积极的借鉴意义。
关键词：直流屏；直流正极接地故障；预防措施
1导言
当直流电源系统中负极或正极对”地”绝缘电阻值低于某一规定值，或降低至某一整定值时，称这个直流系统中有负极接地故障或正极接地故障。直流电源的正极接地会使保护自动装置产生误动的可能。通常一般的继电器和跳合闸线圈与电源的负极相连接，如果这些回路发生再次直流接地的状况，就有产生误动的可能。所以当发生接地时，及时采用良好的仪器和准确的判定方法查出并消除故障，对电网的安全稳定运行具有十分重要的意义。
2直流系统接地的定义、产生与危害
2.1直流系统接地定义
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，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。
2.2正极接地危害
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，或图中的A点、D点同时接地均可能生成断路器的跳闸。
图1
2.3排查方法
当无法准确判断故障回路时，通常采用的方法称为”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。所以人们通常将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。
直流系统是个不间断电源，基于其特殊性，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。现场排除故障时，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，使直流接地故障查找难度增加。”拉路法”往往造成了控制回路或保护回路跳闸等事故。
因此，在新型直流系统中，各直流回路分类清晰，由专用断路器控制投退，可以通过操作控制开关或保险来进行”拉路”检查；当面对许多直流回路交叉严重，无明确控制开关的旧直流系统时，一般通过打开某直流回路特定电缆接头的”打头法”进行分段排查。”打头法”实际上是拉路法的一种延伸应用。
3直流屏直流正极接地故障案例
某变电站共2台直流屏，采用的是1+1冗余系统，输出并联带所有负载。2018年12月，1#直流屏发生正极接地故障。经分析判断、排查处理，1#直流屏的一个单相桥式整流器2#管脚接地。将金属底座的单相桥式整流器更换为绝缘底座型的，可杜绝此处管脚接地，有效避免该处直流接地故障。
3.1直流屏1+1冗余系统工作原理
（1）给直流屏输入一个三相交流电，通过整流变成直流电，做为电源输出给直流负载。
（2）直流屏1+1冗余系统，是将两台直流屏输出通过母联开关连接起来共同带负载。当一台直流屏需要检修时，可以由另一台带所有负载，图示如下：
3.2直流接地故障
（1）直流正极接地，直流屏触摸屏报正对地绝缘不良、合母电压异常。测正对地0VDC，负对地220VDC，此时正对地就是正极对负极电压；反之，如果直流负极接地，则正对地220VDC，负对地0VDC。
（2）直流正接地故障原因。1）第一种原因是电源输出端之内的正极出现了对地绝缘为零，导致正极直接接地，正对地电压为0V。2）第二种原因是直流屏的负载，包括高压柜内的直流母线、低压柜内的直流母线、其他杂项柜内需要直流电源的部分。如任意一台高压柜内的直流正极发生接地，就会发生直流屏正极接地报警。
（3）单相桥式整流器。由多只整流二极管做桥式连接，外用绝缘塑料封装而成，大功率的桥式整流器在绝缘外层添加金属壳包封，增强散热。是交流电转换成直流电的的第一个步骤。此回路单相桥式整流器为双回路冗余运行。
（4）直流接地的危害。当直流中一极接地时，如果再发生另一极接地，将造成直流正负极短路，开关跳闸，负载失去保护，带有直流失压脱扣的高压电机立即跳闸，装置停工。
（5）确定直流正极接地故障点的方法：
1）断开直流输出母联开关，将直流屏（1+1冗余）系统分为两个单独个体，确定故障直流屏。
2）断开单台直流屏输出开关，确定故障点是在输出开关之内还是之外。
3）如故障在外部负载，则逐个断开负载直流电源开关，以此排查接地点；如果故障点在直流屏内部，则按内部接线逐个排查。
3.3故障处理
（1）某变电站的直流屏（1+1）冗余系统，巡检发现1#直流屏发出报警，记录显示正对地绝缘不良，测1#直流屏正对地+4.58V，负对地-216V，判断为正极接地故障。
（2）将1#和2#直流屏控制母联拉开，观察接地电压情况，2#直流屏对地电压正常，1#直流屏电压正对地+4.58V，负对地-216V，判断故障在1#直流屏。
（3）甩开1#直流屏负载使之空载运行，2#带全部负载。测1#直流屏电压正对地+4.58V，负对地-216V；判断故障在1#直流屏内部回路。
（4）进一步检查1#直流屏回路。只投入第一组充电机回路，测量正负母线对地电压正常；只投入第二组充电机回路，测量电压正对地+4.58V，负对地-216V；故此判断故障点在1#直流屏第二组充电机回路。
（5）将1#直流屏第二组电池组保险和正负极引线拆除，测量电池组正负极对地电压，均测不到电压（电池组正负极处于悬空状态，无电压属于正常），说明电池组正常；没有接地现象。
（6）对1#直流屏停电部分使用电阻法进行排查故障，在检查到第二组充电机回路合闸母线降压硅堆下方时，回路电阻阻值异常约为0.6M欧姆（正常对地阻值约为1.9M欧姆），测量1#直流屏第一组充电回路和第二组充电回路，对比发现硅堆下方的桥式整流器连接端子部分压降不一致，第一组充电机回路压降末端数值为12V左右，而第二组充电机压降末端数值为0V；判断故障点在硅堆下方和桥式整流器及分压器三个元件之间。测量硅堆对地电阻1.9 M欧姆正常，测量分压器对地电阻2.1 M欧姆正常；测量桥式整流器4个管脚对地电阻，1#、3#、4#为3.3M欧姆正常；2#管脚对地阻值1.6K欧姆异常；通过测量法、对比法、反向验证法基本锁定故障点为桥式整流器2#管脚。
4结语
直流系统的可靠性是变电站安全运行的决定性条件，一旦直流系统发生异常或故障，就可能造成保护的拒动和误动。其中，拒动会使事故范围扩大，严重的还可能造成电网振荡或瓦解。因此，正确、迅速地处理好直流接地故障十分重要。
参考文献：
[1]任先文，等.基于ARM的嵌入式系统在直流系统接地故障定位中的研究［J］.继电器，2008（2）
[2]李冬辉，张伟.小波分析应用于直流系统接地故障检测［J］.控制工程，2006（4）
论文作者:段惠琴,赵锦明,秦力,姚婷
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
标签：回路论文; 正极论文; 故障论文; 系统论文; 电压论文; 负极论文; 负载论文; 《电力设备》2018年第34期论文;