直流接地故障分析及其查找方法

盛伟

摘 要 变电站内的直流系统为保护装置、信号系统、控制等系统提供持续的直流电源，若出现直流接地可能导致出现误动作，对电网的可靠运行产生威胁。本文阐述了直流系统的基本概念，分析了直流接地的常见原因以及危害，仔细论述了直流接地查找方法的工作原理并给出了查找方法。为变电站设备维护人员查找直流接地故障提供参考。

关键词 直流系统;接地;环网;查找

中图分类号：TM131 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）22-0113-02

1直流系统基本概念

直流系统是变电站内为二次设备供电的系统，其主要采用±220V或±110V电压等级，其正负电源母线对地电压一般为+110V以及-110V。变电站直流系统一般采用浮充供电方式，整流装置以及蓄电池并联供电。当直流系统正常工作时，380V交流电经过整流器向用电设备供电，此时蓄电池一般处于充电状态;当直流系统发生故障或冲击直流电流较大时，转变为蓄电池向用电设备提供直流电。直流系统通过这样的设计，保证其能可靠提供持续的直流电源。

2 直流接地的常见原因

在变电站中，直流系统是一个具有很多分支的供电系统，其接线方式主要包括辐射型以及分段环网型，较为复杂。在变电站，直流接地主要原因有以下几点：1）天气因素。直流接地很大一部分产生的原因是在出现下雨或起雾的时候，由于端子箱较为潮湿，加热器工作不良，容易造成直流接地。2）人为因素。作业人员由于工作不负责或失误，将二次回路与设备外壳或其他接地部位相接触造成直流接地;或者维护不到位，有些设备没有按规定增加防雨罩导致锈蚀;或者作业时对电缆的绝缘层造成了损伤，或者误接线等等。3）环境因素。由于很多设备运行的环境较为恶劣导致绝缘下降，若工作环境存在振动的情况也有可能造成直流回路出现异常。

3 直流接地的危害

若发生直流一点接地故障，一般不会严重影响直流系统的运行，但若由一点接地发展为多点接地则有可能导致保护装置、信号系统、控制系统的误动作。由于正常运行时跳闸线圈两侧为负电，当出现正接地的情况时，可能导致跳闸继电器误动作而跳闸;若发生两点负接地，将跳闸线圈或合闸线圈短路，若出现线路故障则可能出现保护拒动。

4 查找直流接地的工作原理

从现场实际情况出发，查找直流接地通常采用以下几种

原理。

1）平衡电桥法。平衡电桥法原理简单，应用较为广泛。它能够监测到直流系统正负电源对地绝缘的情况。当没有接地点时电流较为微弱，不足以使继电器动作，当出现一点接地故障后电桥的平衡遭到破坏，经过继电器动作线圈的电流变强，继电器动作，绝缘检测系统发出接地信号。

2）低频信号注入法。其工作原理是当检测出存在接地点时，向直流系统的正负两极注入一个低频交流信号，再利用电流互感器逐个检测直流系统各个支路的电流，进而得到直流系统的对地电阻以及等值电容的泄露电流向量和，求出电流的电阻分量，得到绝缘电阻大小，当对地电阻比较小时即可找出直流接地的故障范围。

3）变频信号注入法。在较低的频率范围内，向直流系统正负极注入频率变化的两路信号，并且电压大小不变，通过钳形电流表观察直流系统各支路电流大小的变化来查找接地点，其电流大小如下式所示。

（1）

（2）

其中，R是接地电阻，C为分布电容。

由式（1）和式（2），钳形电流表测得的电流大小见下式。

（3）

其中，K=f2/f1。

由式（3）可知，利用注入频率变化、电压大小不变的电压信号，能够得到阻性电流值，再利用欧姆定律可得到对地电阻的大小。

4）直流检测法。该方法是通过测量直流系统的一条支路在正极流出的电流值I1以及在负极流入的电流值I?2，若无接地点，则两值幅值相等，方向相反。穿过电流互感器的电流和值为零。若出现直流接地导致电流泄露，则穿过传感器的直流等于I1与I?2的差值。

5 直流接地查找方法

本文第四部分详细给出了查找直流接地常见的工作原理，随着技术的发展，不同的厂家通过各种原理的改进方式，逐渐提高直流接地查找的准确率和精度。对于变电站维护人员来说，在了解这些原理的同时也应当掌握查找的方法。

1）直流接地查找步骤。直流接地故障点的查找难度较大，若想以最快的速度发现接地点，维护人员就需要对电站的二次接线较为了解，对回路中继电器的状态非常熟悉。一般来说，直流系统可分为保护装置电源部分、其他设备电源部分、控制电源部分、信号部分以及照明部分等。其遵循的步骤可采取先室外后室内，先非重要电源再重要电源。通常通过直流接地查找钳表或断开空开或电缆接线的方法，从上往下地缩小范围直至确定到接地点的具体地点。考虑到变电站正在运行，以保护装置为例，断开保护装置电源的时间不能过长。断开电源后要迅速判断直流接地点是否还存在。由于可能存在寄生回路或多点接地等干扰，采用上述方法也可能无法找到接地点的位置，需要进一步完善查找方案。

2）直流接地查找方案。查找直流接地的主要方法为仔细检查、试拉电源、绝缘检查。

仔细检查的内容有几个方面，首先要检查是否因为下雨而导致接地故障，特别是室外的端子箱等处要重点查看。另外要查看端子箱内的封堵情况，防止小动物进入端子箱或电缆沟内，一方面小动物可能直接接触到直流二次电缆，也有可能是小动物将二次电缆的绝缘层破坏掉。第三是要看在能够转动或卡夹的地方，二次回路会不会在这里接地。最后要检查二次电缆是否牢固地接在端子排上，如果出现松动则有可能导致电缆滑出来导致接地故障。

试拉电源是最重要的查找方法之一。由于直流系统接线复杂，分布较广。通过断开绝缘监测装置选出的接地线路空开，观察直流接地的信号是否还存在。若直流接地信号存在，则说明接地点不在此回路;若直流接地故障消失，则说明接地故障点就在下级回路中。值得注意的是，这项工作至少需要两人进行配合。由于电站处于运行中，因此向调度申请后，断开直流电源的时间应当很短。

绝缘检查一般是已经确定了短路点在某条回路上，通过一段段解开电缆两端，用摇表测量其接地电阻。若测出来的值远小于规范要求的绝缘电阻，则说明接地点就在这里，需要通过更换电缆来排除接地故障。

6 结论

直流接地对电力系统安全运行具有较大的威胁，也是相关人员的工作难点之一。本文叙述了直流接地产生的原因以及危险之处，对直流接地故障查找的原理进行了分析，特别对查找步骤和查找方案详细说明，为提高查找直流接地故障的水平提供参考。

参考文献

[1]李红梅，张贺伟，胡立峰.直流系统接地检测问题分析及改进[J].电力情报，2002（03）.

[2]崔站涛，樊丽君.直流接地故障的分析与探索[J].宁夏电力，2007.

[3]林海涛.直接系统接地故障分析及查找方法[J].内蒙古科技与经济，2009（z1）.

[4]陈家斌.变电设备运行异常及故障处理技术[M].北京：中国电力出版社，2009.endprint

摘 要 变电站内的直流系统为保护装置、信号系统、控制等系统提供持续的直流电源，若出现直流接地可能导致出现误动作，对电网的可靠运行产生威胁。本文阐述了直流系统的基本概念，分析了直流接地的常见原因以及危害，仔细论述了直流接地查找方法的工作原理并给出了查找方法。为变电站设备维护人员查找直流接地故障提供参考。

关键词 直流系统;接地;环网;查找

中图分类号：TM131 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）22-0113-02

1直流系统基本概念

直流系统是变电站内为二次设备供电的系统，其主要采用±220V或±110V电压等级，其正负电源母线对地电压一般为+110V以及-110V。变电站直流系统一般采用浮充供电方式，整流装置以及蓄电池并联供电。当直流系统正常工作时，380V交流电经过整流器向用电设备供电，此时蓄电池一般处于充电状态;当直流系统发生故障或冲击直流电流较大时，转变为蓄电池向用电设备提供直流电。直流系统通过这样的设计，保证其能可靠提供持续的直流电源。

2 直流接地的常见原因

在变电站中，直流系统是一个具有很多分支的供电系统，其接线方式主要包括辐射型以及分段环网型，较为复杂。在变电站，直流接地主要原因有以下几点：1）天气因素。直流接地很大一部分产生的原因是在出现下雨或起雾的时候，由于端子箱较为潮湿，加热器工作不良，容易造成直流接地。2）人为因素。作业人员由于工作不负责或失误，将二次回路与设备外壳或其他接地部位相接触造成直流接地;或者维护不到位，有些设备没有按规定增加防雨罩导致锈蚀;或者作业时对电缆的绝缘层造成了损伤，或者误接线等等。3）环境因素。由于很多设备运行的环境较为恶劣导致绝缘下降，若工作环境存在振动的情况也有可能造成直流回路出现异常。

3 直流接地的危害

若发生直流一点接地故障，一般不会严重影响直流系统的运行，但若由一点接地发展为多点接地则有可能导致保护装置、信号系统、控制系统的误动作。由于正常运行时跳闸线圈两侧为负电，当出现正接地的情况时，可能导致跳闸继电器误动作而跳闸;若发生两点负接地，将跳闸线圈或合闸线圈短路，若出现线路故障则可能出现保护拒动。

4 查找直流接地的工作原理

从现场实际情况出发，查找直流接地通常采用以下几种

原理。

1）平衡电桥法。平衡电桥法原理简单，应用较为广泛。它能够监测到直流系统正负电源对地绝缘的情况。当没有接地点时电流较为微弱，不足以使继电器动作，当出现一点接地故障后电桥的平衡遭到破坏，经过继电器动作线圈的电流变强，继电器动作，绝缘检测系统发出接地信号。

2）低频信号注入法。其工作原理是当检测出存在接地点时，向直流系统的正负两极注入一个低频交流信号，再利用电流互感器逐个检测直流系统各个支路的电流，进而得到直流系统的对地电阻以及等值电容的泄露电流向量和，求出电流的电阻分量，得到绝缘电阻大小，当对地电阻比较小时即可找出直流接地的故障范围。

3）变频信号注入法。在较低的频率范围内，向直流系统正负极注入频率变化的两路信号，并且电压大小不变，通过钳形电流表观察直流系统各支路电流大小的变化来查找接地点，其电流大小如下式所示。

（1）

（2）

其中，R是接地电阻，C为分布电容。

由式（1）和式（2），钳形电流表测得的电流大小见下式。

（3）

其中，K=f2/f1。

由式（3）可知，利用注入频率变化、电压大小不变的电压信号，能够得到阻性电流值，再利用欧姆定律可得到对地电阻的大小。

4）直流检测法。该方法是通过测量直流系统的一条支路在正极流出的电流值I1以及在负极流入的电流值I?2，若无接地点，则两值幅值相等，方向相反。穿过电流互感器的电流和值为零。若出现直流接地导致电流泄露，则穿过传感器的直流等于I1与I?2的差值。

5 直流接地查找方法

本文第四部分详细给出了查找直流接地常见的工作原理，随着技术的发展，不同的厂家通过各种原理的改进方式，逐渐提高直流接地查找的准确率和精度。对于变电站维护人员来说，在了解这些原理的同时也应当掌握查找的方法。

1）直流接地查找步骤。直流接地故障点的查找难度较大，若想以最快的速度发现接地点，维护人员就需要对电站的二次接线较为了解，对回路中继电器的状态非常熟悉。一般来说，直流系统可分为保护装置电源部分、其他设备电源部分、控制电源部分、信号部分以及照明部分等。其遵循的步骤可采取先室外后室内，先非重要电源再重要电源。通常通过直流接地查找钳表或断开空开或电缆接线的方法，从上往下地缩小范围直至确定到接地点的具体地点。考虑到变电站正在运行，以保护装置为例，断开保护装置电源的时间不能过长。断开电源后要迅速判断直流接地点是否还存在。由于可能存在寄生回路或多点接地等干扰，采用上述方法也可能无法找到接地点的位置，需要进一步完善查找方案。

2）直流接地查找方案。查找直流接地的主要方法为仔细检查、试拉电源、绝缘检查。

仔细检查的内容有几个方面，首先要检查是否因为下雨而导致接地故障，特别是室外的端子箱等处要重点查看。另外要查看端子箱内的封堵情况，防止小动物进入端子箱或电缆沟内，一方面小动物可能直接接触到直流二次电缆，也有可能是小动物将二次电缆的绝缘层破坏掉。第三是要看在能够转动或卡夹的地方，二次回路会不会在这里接地。最后要检查二次电缆是否牢固地接在端子排上，如果出现松动则有可能导致电缆滑出来导致接地故障。

试拉电源是最重要的查找方法之一。由于直流系统接线复杂，分布较广。通过断开绝缘监测装置选出的接地线路空开，观察直流接地的信号是否还存在。若直流接地信号存在，则说明接地点不在此回路;若直流接地故障消失，则说明接地故障点就在下级回路中。值得注意的是，这项工作至少需要两人进行配合。由于电站处于运行中，因此向调度申请后，断开直流电源的时间应当很短。

绝缘检查一般是已经确定了短路点在某条回路上，通过一段段解开电缆两端，用摇表测量其接地电阻。若测出来的值远小于规范要求的绝缘电阻，则说明接地点就在这里，需要通过更换电缆来排除接地故障。

6 结论

直流接地对电力系统安全运行具有较大的威胁，也是相关人员的工作难点之一。本文叙述了直流接地产生的原因以及危险之处，对直流接地故障查找的原理进行了分析，特别对查找步骤和查找方案详细说明，为提高查找直流接地故障的水平提供参考。

参考文献

[1]李红梅，张贺伟，胡立峰.直流系统接地检测问题分析及改进[J].电力情报，2002（03）.

[2]崔站涛，樊丽君.直流接地故障的分析与探索[J].宁夏电力，2007.

[3]林海涛.直接系统接地故障分析及查找方法[J].内蒙古科技与经济，2009（z1）.

[4]陈家斌.变电设备运行异常及故障处理技术[M].北京：中国电力出版社，2009.endprint

摘 要 变电站内的直流系统为保护装置、信号系统、控制等系统提供持续的直流电源，若出现直流接地可能导致出现误动作，对电网的可靠运行产生威胁。本文阐述了直流系统的基本概念，分析了直流接地的常见原因以及危害，仔细论述了直流接地查找方法的工作原理并给出了查找方法。为变电站设备维护人员查找直流接地故障提供参考。

关键词 直流系统;接地;环网;查找

中图分类号：TM131 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）22-0113-02

1直流系统基本概念

直流系统是变电站内为二次设备供电的系统，其主要采用±220V或±110V电压等级，其正负电源母线对地电压一般为+110V以及-110V。变电站直流系统一般采用浮充供电方式，整流装置以及蓄电池并联供电。当直流系统正常工作时，380V交流电经过整流器向用电设备供电，此时蓄电池一般处于充电状态;当直流系统发生故障或冲击直流电流较大时，转变为蓄电池向用电设备提供直流电。直流系统通过这样的设计，保证其能可靠提供持续的直流电源。

2 直流接地的常见原因

在变电站中，直流系统是一个具有很多分支的供电系统，其接线方式主要包括辐射型以及分段环网型，较为复杂。在变电站，直流接地主要原因有以下几点：1）天气因素。直流接地很大一部分产生的原因是在出现下雨或起雾的时候，由于端子箱较为潮湿，加热器工作不良，容易造成直流接地。2）人为因素。作业人员由于工作不负责或失误，将二次回路与设备外壳或其他接地部位相接触造成直流接地;或者维护不到位，有些设备没有按规定增加防雨罩导致锈蚀;或者作业时对电缆的绝缘层造成了损伤，或者误接线等等。3）环境因素。由于很多设备运行的环境较为恶劣导致绝缘下降，若工作环境存在振动的情况也有可能造成直流回路出现异常。

3 直流接地的危害

若发生直流一点接地故障，一般不会严重影响直流系统的运行，但若由一点接地发展为多点接地则有可能导致保护装置、信号系统、控制系统的误动作。由于正常运行时跳闸线圈两侧为负电，当出现正接地的情况时，可能导致跳闸继电器误动作而跳闸;若发生两点负接地，将跳闸线圈或合闸线圈短路，若出现线路故障则可能出现保护拒动。

4 查找直流接地的工作原理

从现场实际情况出发，查找直流接地通常采用以下几种

原理。

1）平衡电桥法。平衡电桥法原理简单，应用较为广泛。它能够监测到直流系统正负电源对地绝缘的情况。当没有接地点时电流较为微弱，不足以使继电器动作，当出现一点接地故障后电桥的平衡遭到破坏，经过继电器动作线圈的电流变强，继电器动作，绝缘检测系统发出接地信号。

2）低频信号注入法。其工作原理是当检测出存在接地点时，向直流系统的正负两极注入一个低频交流信号，再利用电流互感器逐个检测直流系统各个支路的电流，进而得到直流系统的对地电阻以及等值电容的泄露电流向量和，求出电流的电阻分量，得到绝缘电阻大小，当对地电阻比较小时即可找出直流接地的故障范围。

3）变频信号注入法。在较低的频率范围内，向直流系统正负极注入频率变化的两路信号，并且电压大小不变，通过钳形电流表观察直流系统各支路电流大小的变化来查找接地点，其电流大小如下式所示。

（1）

（2）

其中，R是接地电阻，C为分布电容。

由式（1）和式（2），钳形电流表测得的电流大小见下式。

（3）

其中，K=f2/f1。

由式（3）可知，利用注入频率变化、电压大小不变的电压信号，能够得到阻性电流值，再利用欧姆定律可得到对地电阻的大小。

4）直流检测法。该方法是通过测量直流系统的一条支路在正极流出的电流值I1以及在负极流入的电流值I?2，若无接地点，则两值幅值相等，方向相反。穿过电流互感器的电流和值为零。若出现直流接地导致电流泄露，则穿过传感器的直流等于I1与I?2的差值。

5 直流接地查找方法

本文第四部分详细给出了查找直流接地常见的工作原理，随着技术的发展，不同的厂家通过各种原理的改进方式，逐渐提高直流接地查找的准确率和精度。对于变电站维护人员来说，在了解这些原理的同时也应当掌握查找的方法。

1）直流接地查找步骤。直流接地故障点的查找难度较大，若想以最快的速度发现接地点，维护人员就需要对电站的二次接线较为了解，对回路中继电器的状态非常熟悉。一般来说，直流系统可分为保护装置电源部分、其他设备电源部分、控制电源部分、信号部分以及照明部分等。其遵循的步骤可采取先室外后室内，先非重要电源再重要电源。通常通过直流接地查找钳表或断开空开或电缆接线的方法，从上往下地缩小范围直至确定到接地点的具体地点。考虑到变电站正在运行，以保护装置为例，断开保护装置电源的时间不能过长。断开电源后要迅速判断直流接地点是否还存在。由于可能存在寄生回路或多点接地等干扰，采用上述方法也可能无法找到接地点的位置，需要进一步完善查找方案。

2）直流接地查找方案。查找直流接地的主要方法为仔细检查、试拉电源、绝缘检查。

仔细检查的内容有几个方面，首先要检查是否因为下雨而导致接地故障，特别是室外的端子箱等处要重点查看。另外要查看端子箱内的封堵情况，防止小动物进入端子箱或电缆沟内，一方面小动物可能直接接触到直流二次电缆，也有可能是小动物将二次电缆的绝缘层破坏掉。第三是要看在能够转动或卡夹的地方，二次回路会不会在这里接地。最后要检查二次电缆是否牢固地接在端子排上，如果出现松动则有可能导致电缆滑出来导致接地故障。

试拉电源是最重要的查找方法之一。由于直流系统接线复杂，分布较广。通过断开绝缘监测装置选出的接地线路空开，观察直流接地的信号是否还存在。若直流接地信号存在，则说明接地点不在此回路;若直流接地故障消失，则说明接地故障点就在下级回路中。值得注意的是，这项工作至少需要两人进行配合。由于电站处于运行中，因此向调度申请后，断开直流电源的时间应当很短。

绝缘检查一般是已经确定了短路点在某条回路上，通过一段段解开电缆两端，用摇表测量其接地电阻。若测出来的值远小于规范要求的绝缘电阻，则说明接地点就在这里，需要通过更换电缆来排除接地故障。

6 结论

直流接地对电力系统安全运行具有较大的威胁，也是相关人员的工作难点之一。本文叙述了直流接地产生的原因以及危险之处，对直流接地故障查找的原理进行了分析，特别对查找步骤和查找方案详细说明，为提高查找直流接地故障的水平提供参考。

参考文献

[1]李红梅，张贺伟，胡立峰.直流系统接地检测问题分析及改进[J].电力情报，2002（03）.

[2]崔站涛，樊丽君.直流接地故障的分析与探索[J].宁夏电力，2007.

[3]林海涛.直接系统接地故障分析及查找方法[J].内蒙古科技与经济，2009（z1）.

[4]陈家斌.变电设备运行异常及故障处理技术[M].北京：中国电力出版社，2009.endprint