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摘要：随着全球能源互联网的逐步推行，变配电站的安全稳定运行显得尤为重要，而站用直流系统在保证电力设备稳定运行又不可或缺。随着变电站直流绝缘系统运行时限增加，出现系统绝缘老化、地基变形等外力作用引起绝缘损坏，易引起直流系统接地故障。本文介绍了直流接地的原因、危害、检测方法并对相关直流接地案例进行分析。
关键词：直流；绝缘；分析；接地故障
引言
直流系统是电力系统安全稳定运行的可靠保证，它不仅是变电站二次保护、测控装置的装置电源，同时还是可靠的事故照明电源。在全站低压交流停电情况下，蓄电池组将为全站重要的交、直流用电设备提供较长时间应急事故电源。正常情况下，直流系统对地（正、负极分别对地）绝缘电阻都趋于无穷大，且即使发生单点接地系统仍可正常运行，但在此期间再出现其他点接地，将可能造成保护装置误动，引起电力系统事故。
1 直流接地原因
产生直流接地的原因大致有几下几种：
1）环境因素。引起直流系统接地故障因素中，环境因素较为最常见，出现次数也较多，当出现阴雨或潮湿天气时，因长期运行而出现绝缘老化的直流配电线缆，会有发生直流接地的风险；
2）人为因素。在变电站技改大修项目中，往往会在设备拆除后未对二次线缆进行很好的绝缘包敷、施工过程误损伤线缆、检修人员安全意识不强将直流系统瞬时接地、设备本身缺陷一起直流接地等情况。
3）自然因素。变电站中因雨水的冲刷，造成地基下沉、设备变形进而引起设备外壳棱角部分割伤电缆，造成绝缘损坏；零部件或小动物掉落在直流原件裸露部分都会为直流接地埋下安全隐患。
2 直流接地危害
按照直流系统的结构，大致有以下几种分类：按接地种类可分为：直接接地（金属性接地）、非直接接地（非金属性接地或阻抗接地）；按接地极性可分为：正接地、负接地；按接地点个数可分为：单点接地、多点接地、环路接地和绝缘降低接地等。
案例1：2009年10月26日13时52分某330kV变电站#3320断路器跳闸，保护无任何动作信号，当时直流绝缘监测装置打出直流接地告警信号。经现场专业人员检查发现造成3320开关误跳闸的原因是直流负极接地，断路器保护出口继电器动作功率偏小。
案例2：2010年11月23日，330kV某变电站，330kV进线断路器发生非全相跳闸，保护装置无任何动作信号，三相不一致继电器动作，将该进线断路器跳开。专业人员检查发现，开关柜内一直流电缆出现两点接地，形成的环流流过中间继电器，引起保护装置误动。
在实际电力系统运行过程中，直流系统接地不太容易被发现和查找，且在查找接地期间若再出现一点接地，将有可能引起保护装置拒动或误动，造成设备损坏甚至引起电网大面积停电事故发生。
3 直流接地检测方法
直流系统检测方法目前种类较多，但根据其基本原理大致可以分为以下三类：交流信号注入法、电桥平衡法、差流检测法。
3.1 交流信号注入法
交流信号注入法是通过在直流系统正负母线与大地之间定时注入低频率电压信号，用接在支路中的小CT检测出各支路中的电流，从而可以判断出注入电压信号的流向，从而查找到故障支路，如图2所示。该检测方法可以根据注入低频信号是否变化，将其区分成定频法与变频法。
变频法有直流支路加装传感器和钳型表两种检测方法，检测时注入的频率范围为10HZ~20HZ，因为注入过高或过低的频率信号，将严重干扰检测信号的准确性。图2中钳型电测量电流 ，支路绝缘电阻 ，可以将该点判断是否为接地点。
图2 交流注入法原理图
3.2 电桥平衡法
电桥平衡法就是在直流的正、负极之间接入一个电阻桥路，如图3所示。当直流系统绝缘正常时，其正负母线绝缘阻值 ，此时继电器将会流过低于阈值的极小不平衡电流；当直流系统出现直流接地或绝缘大幅度降低，电桥平衡将不会存在，继电器流过的不平衡电流高于继电器动作阈值，就会发出绝缘故障信号。
图3 电桥平衡原理图
3.3 差流检测法
差流检测法是变电站直流绝缘监测系统较为常见的检测方法。原理即为加装在各个支路上直流传感器，监测相应支路漏电流的大小；正常运行情况下，传感器没有电流流出，当发生直流接地或绝缘大幅度降低时，传感器将会监测出该支路正负极之间的差流，通过该电流 计算出对地电阻 。因有漏电流，所以该支路电压也将会发生偏移，从而可以将电压减低的那一极确定为接地极。
4 结束语
随着日常生产生活对电力系统可靠性的不断提高，因直流接地而造成的事故也得到了各专业的重视。因直流系统故障的原因众多，故障特征也各有不同，作为继电保护人员在直流系统日常的检修维护和故障查找过程中应不断的总结，去理解直流绝缘监测装置和配备的绝缘测试装置的工作原理，以便快速的判断故障点，尽量缩短直流接地时间，避免保护装置误动或拒动。
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论文作者:王元友
论文发表刊物:《河南电力》2018年11期
论文发表时间:2018/11/28
标签：系统论文; 变电站论文; 信号论文; 故障论文; 支路论文; 电桥论文; 继电器论文; 《河南电力》2018年11期论文;