（神华国能天津大港发电厂有限公司天津300272）
摘要：直流系统在电力系统中具有及其重要的作用。发生直流系统接地故障会严重影响到发电厂或变电站的运行安全。本文讨论了直流系统接地及故障查明和处理的方法。
关键词：直流系统；接地；故障
前言
发电厂、变电站直流系统是十分重要的电源系统，它是一个独立的电源，不受发电机、厂用电、站用变以及系统运行方式改变的影响，为电力系统的控制回路、信号回路、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠稳定的不间断电源，它还为断路器的分、合闸提供操作电源。由于直流电源在二次系统所处的重要地位，直流系统自身的可靠及安全直接影响到整个系统的安全，尽管直流电源十分稳定可靠，但实际应用中，由于电力系统应用直流电源的特殊性，特别是控制回路和保护回路的应用，使直流系统的故障成为电力系统更大故障的事故隐患，这就是我们常说的直流系统接地故障危害。
1、关于直流系统接地
1.1什么叫直流系统接地
由于直流电源为带极性的电源，即电源正极和电源负极。交流电源是无极性电源，电力系统交流电源有一个真正的“地”，这个地也是电力系统安全的一个重要概念。为了系统安全，变电站、发电厂所有设备的外壳都会牢牢的接在这个“地”，而且希望其阻抗越低越好。直流电源的“地”对直流电路来讲仅仅是个中性点的概念，这个地与交流的“大地”是截然不同的。如果直流电源系统正极或负极对地间的绝缘电阻值降低至某一整定值，或者低于某一规定值，这时我们称该直流系统有正接地故障或负接地故障。
1.2直流系统为什么会接地
发电厂、变电站直流系统所接设备多、回路复杂，在长期运行过程中会由于环境的改变、气候的变化、电缆以及接头的老化，设备本身的问题等等，而不可避免的发生直流系统接地。特别在发电厂、变电站建设施工中或扩建过程中，由于施工及安装的种种问题，难以避免的会遗留电力系统故障的隐患，直流系统更是一个薄弱环节。投运时间越长的系统接地故障的概率越大。
1.3直流系统接地的危害
1.3.1接地分类
由于直流系统网络连接比较复杂，其接地情况归纳起来有以下几种：按接地极性分为正接地和负接地，按接地种类可分为直接接地，亦称金属接地或全接地和间接接地，亦称非金属接地或半接地；按接地的情况可分为单点接地、多点接地、环路接地和绝缘降低或称片接地。
1.3.2接地危害
正接地可能导致断路器误跳闸。
负接地可能导致断路器的拒跳闸。
2、怎样查找、排除直流系统接地故障
排除直流接地故障。首先要找到接地的位置，这就是我们常说的接地故障定位。直流接地大多数情况不是一个点，可能是多个点，或者是一个片，真正通过一个金属点去接地的情况是比较少见的。更多的会由于空气潮湿，尘土粘贴，电缆破损，或设备某部分的绝缘降低，或外界其它不明因素所造成。大量的接地故障并不稳定，随着环境变化而变化。因此在现场查找直流接地是一个较为复杂的问题。主要有以下几种方法。
2.1拉回路法
这是电力系统查直流接地故障一直沿用的一个简单办法。一般先从信号回路，照明回路，再操作回路，保护回路等等。
具体步骤如下：
1、首先，通过拉闸断开馈线支路电源，如果接地故障消失，说明该支路发生了接地故障；断电时间不应超过3秒。
2、其次，将接地故障支路分段解开端子，对每段馈线摇绝缘，找出接地故障位置。
3、最后，排除接地故障并恢复该接地支路的供电。
4、如果系统还存在接地故障，则重复上述过程，查找其它接地故障点。
该种方法，由于二次系统越来越复杂，大部分的厂站由于施工或扩建中遗留的种种问题，使信号回路与控制回路和保护回路已没有一个严格的区分，而且更多的还形成一些非正常的闭环回路，必然增大了拉回路查找接地故障的难度。正由于回路接线存在不确定性，往往令在拉回路的过程中，常常发生人为的跳闸事故，再加上微机保护的大量应用，微机保护由于计算机的运行特性也不允许随意断电。“拉回路”可能导致控制回路和保护回路重大事故发生。
2.2直流接地选线装置监测法
这是一种在线监测直流系统对地绝缘情况的装置。该装置的优点是能在线监测，随时报告直流系统接地故障，并显示出接地回路编号。缺点是该装置只能监测直流回路接地的具体接地回路或支路，但对具体的接地点无法定位。
单极接地选线工作原理：
1、将直流系统正负极对地压V+、V-稳定在50%*母线电压。
2、当正负极对地段偏离50%*母线电压时，说明存在绝缘下降，绝缘电阻下降至设定的门槛值时，即发生了接地故障；绝缘下降或接地故障发生在对地电压绝对值变小的那一极。
3、测量对地电压的变化，可以计算出单极电阻性接地故障的电阻值大小。（图中R1为平衡桥电阻）
图2：双极接地选线装置原理图
目前直流接地检测装置可以检测：单极一点接地，单极多点接地，两极同支路同阻值接地，两极同支路不同阻值接地，两极不同支路同阻值接地，两极不同支路不同阻值接地以及交流接地。
技术上它受监测点安装数量的限制，很难将接地故障缩小到一个小的范围。而且该装置必须进行施工安装，对旧系统的改造很不便。此类装置还普遍存在检测精度不高，抗分布电容干扰差，误报较多的问题。如果能有一种在监测点上不受限制，检测精度较高，选线准确的直流接地选线装置，应是一种较好的选择。
2.3便携式直流接地故障定位装置故障定位法
该装置是近几年开始在电力系统较为广泛应用的产品。该装置的特点是无需断开直流回路电源，可带电查找直流接地故障完全可以避免再用“拉回路”的方法，极大地提高了查找直流接地故障的安全性。而且该装置可将接地故障定位到具体的点，便于操作。目前生产此类产品的厂家也较多，但真正好用的产品很少，绝大部分产品都存在检测精度不高，抗分布电容干扰差，误报较多的问题。
3、查找直流接地故障的技巧
3.1查找及时
因直流接地故障常常随环境、气候的变化而变化，十分不稳定，造成难以查找的事故隐患，只要出现故障应立即查找。
3.2定期巡检直流系统的对地绝缘
不一定故障出现时再去查找排除。利用精度较高的查找装置定期对各个直流回路进行检查，记下绝缘较差的直流回路，待气候渐湿时，再重点监测。
3.3按序查找
先信号回路，事故照明回路，再操作回路，控制回路，保护回路。先重点检测绝缘情况较差的回路。
3.4关于直流环路
对环路供电的直流系统应先断开环路开关，如果客观上已断不开的环路（此类情况现场出现很多），应对检测到的接地故障回路（环路接地，表现出来一般都是两个以上回路）其接地精度仔细分辨，找出接地更严重的回路，继续查找。
3.5选用高精度的查找装置，对接地告警比较严重的，大部分情况都并非一点接地，应用精度较高的检测装置区分不同故障程度的回路，从接地故障严重的回路的入手。
4、直流接地产生的常见原因
4.1直流接地产生原因
电阻性接地故障是指直流系统正、负极对地绝缘电阻下降，且小于等于接地电阻告警值。又分为正极接地、负极接地及正负极同时接地。电阻性接地故障产生的原因主要为：
1、绝缘老化、破损：如电缆、绝缘座。
2、机械振动：电缆距金属较近，机械振动磨损电缆绝缘
3、灰尘沉淀、潮湿：如接线端子、PCB板集有灰尘，在空气湿度较大的情况下，绝缘下降。
4、生锈：如仪器仪表的金属外壳。
5、漏水：如端子箱、压力表密封不好。
6、裸露：如备用电缆芯没有包好。
4.2蓄电池接地产生原因
发生在蓄电池内部或蓄电池正负极的接地故障，称之为蓄电池接地故障。与正负母线连接的正负极极柱接地，不是蓄电池接地，而是正负母线接地。蓄电池接地产生的原因主要有：
1、蓄电池长期过充电、过温，导致壳体膨胀裂开。
2、壳体老化。
3、蓄电池底部微小颗粒，在应力的作用下，将蓄电池底部壳体顶坏。
4、蓄电池在线监测设备。
4.3交流窜入接地产生的原因
交流窜入直流系统接地故障是指本身接地的交流电源火线与直流系统正极或负极相连，而产生的接地故障。
电厂或变电站的站用交流电源110/220V，以及电压互感器二次侧57.8V交流电压源，其中性点都接地，是交流窜入接地故障的主要来源。当然，调试用交流电源，在试验过程中的错误接线，也可能导致交流窜入接地故障。
除此之外，采用直流系统蓄电池供电的UPS，也经常发生交流窜入接地，其它，个别厂家的充电机和GPS对时装置也导致交流窜入接地故障。
5、结束语
发电厂、变电站直流系统是十分重要的电源系统，也在二次系统中处于极其重要的地位，因此，重视直流系统接地故障，以最快的速度排除，才能防止造成电力系统事故。总结每次直流系统接地故障处理的经验，选择性能优越的设备有助于我们不断提高技术水平，确保发电厂、变电站设备的安全稳定运行。
参考文献
[1]刘君怀、陈怡欢，直流绝缘监测的应用与发展，高压电器，2000，36
[2]贾秀芳、赵成勇，直流系统绝缘检测综合判据，电力自动化1999，23