全面解析直流系统接地故障:分析、危害及应对方法

时间:2025-04-30
  在电力系统中,直流系统扮演着至关重要的角色,其用电负荷极为关键,为继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明以及交流不间断电源等设备提供电力支持,对供电的可靠性有着极高的要求。可以说,直流系统的可靠性是保障变电所安全稳定运行的决定性因素之一。然而,直流系统接地故障却时常威胁着其正常运行,下面将对该故障进行详细的分析与探讨。
  一、直流系统故障接地的分析
  直流系统具有分布范围广、外露部分多、电缆数量多且长度较长等特点。这些特性使得它极易受到尘土、潮气的侵蚀,从而导致某些绝缘薄弱元件的绝缘性能下降,甚至出现绝缘破坏的情况,终引发直流接地故障。具体而言,直流接地的原因主要有以下几个方面:
  绝缘材料问题:二次回路所使用的绝缘材料质量不合格、绝缘性能低下,或者由于使用年限过长、缺乏维护而严重老化。此外,绝缘材料还可能存在各种损伤缺陷,如磨伤、砸伤、压伤、扭伤以及过流引起的烧伤等。
  环境因素影响:二次回路及相关设备遭受严重的污秽和受潮,接地盒进水等情况,都会使直流对地绝缘性能大幅下降。
  外物干扰:小动物爬入或小金属零件掉落在元件上也可能造成直流接地故障。例如,老鼠、蜈蚣等小动物爬入带电回路,或者某些元件上的线头、未使用的螺丝、垫圈等零件掉落在带电回路上。
  二、直流系统接地故障的危害
  在直流接地故障中,两点接地的危害尤为严重,可能会引发一系列严重后果。当直流系统发生两点接地故障时,便有可能构成接地短路,进而导致继电保护、信号、自动装置误动或拒动,或者造成直流保险熔断,使保护及自动装置、控制回路失去电源。在复杂的保护回路中,同极两点接地还可能将某些继电器短接,导致其无法动作于跳闸,从而引发越级跳闸。
  正极接地危害:直流正极接地存在使保护及自动装置误动的风险。通常情况下,跳合闸线圈、继电器线圈正常与负极电源接通,若这些回路再发生一直接地,就可能引发误动作。此外,两点接地还可能导致误合闸、误报信号等问题。
  负极接地危害:直流负极接地则有可能使保护自动装置拒绝动作。因为当跳、合闸线圈、保护继电器所在回路再有一点接地时,线圈会被接地点短接而无法正常动作。同时,直流回路短路电流会使电源保险熔断,并且可能烧坏继电器接点,保险熔断会导致失去保护及操作电源,甚至可能出现两点接地开关合不上的情况。
  直流系统接地故障不仅会对设备造成损害,还会对整个电力系统的安全构成严重威胁。因此,根据相关规程规定,当直流接地达到以下情况时,应立即停止直流网络上的一切工作,并进行接地点的查找,以防止造成两点接地:
  直流电源为 220 伏者,接地在 50 伏以上。

  直流电源为 24 伏者,接地在 6 伏以上。

  下面通过一个实例来说明直流接地的危害。如上图所示,当图中 A 点与 C 点同时出现接地时,相当于 + WC、 - WC 通过大地形成短路回路,可能会使熔断器 FU1 和 FU2 熔断,从而导致保护电源丧失;当 B 点与 C 点同时接地时,相当于将跳闸线圈短路,即使保护正常动作,YT 跳闸线圈也无法起动,断路器也就不会跳闸,在有故障的情况下就会发生越级跳闸;当 A 点与 B 点或 A 点与 D 点同时接地时,会使保护误动作,进而造成断路器跳闸。实际上,直流接地的危害远不止这些,还有许多其他方面的影响,在此不再一一赘述。
  三、直流系统接地故障的处理
  查找直流接地故障需要遵循一定的顺序和方法,具体如下:
  明确故障极性与原因:首先要分清接地故障的极性,并仔细分析故障发生的原因。
  停止相关工作:若站内二次回路正在进行工作,或有设备处于检修试验状态,应立即停止,并拉开其工作电源,观察信号是否消除。
  分网缩小范围:采用分网法将直流系统分成几个相互独立的部分,但要注意不能使保护失去电源,操作电源尽量使用蓄电池供电。
  瞬时停电排查:对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路,可以利用 “瞬时停电” 的方法,检查该分路中所带回路是否存在接地故障。
  转移负荷排查:对于重要的直流负荷,可采用转移负荷法,检查该分路所带回路是否有接地故障。
  在查找直流系统接地故障时,应随时与调度保持联系,并由两人及以上配合进行,其中一人负责操作,另一人进行监护并监视表计指示及信号的变化。利用瞬时停电的方法选择直流接地时,应按照以下顺序进行:
  ① 断开现场临时工作电源;
  ② 断合事故照明回路;
  ③ 断合同信电源;
  ④ 断合附属设备;
  ⑤ 断合充电回路;
  ⑥ 断合合闸回路;
  ⑦ 断合信号回路;
  ⑧ 断合操作回路;
  ⑨ 断合蓄电池回路。
  若在进行上述各项检查选择后仍未查出故障点,则应考虑同极性两点接地的可能性。当发现接地在某一回路后,若存在环路,应先解环,然后进一步采用取保险及拆端子的办法,直至找到故障点并消除。
  四、查找接地故障时的注意事项
  在查找接地故障的过程中,还需要注意以下几点:
  瞬停电源要求:瞬停直流电源时,必须经调度同意,时间不应超过 3 秒钟,操作要迅速,以防止失去保护电源及带有重合闸电源的时间过长。
  综合判断故障:为避免误判断,观察接地现象是否消失时,应综合考虑信号、光字牌和绝缘监察表计指示情况。
  避开高峰负荷:尽量避免在高峰负荷时进行查找工作。
  防止短路与误跳闸:要防止人为造成短路或另一点接地,以免导致误跳闸。
  按图操作与记录:严格按照符合实际的图纸进行操作,防止拆错端子线头,恢复接线时要避免遗留或接错;所拆线头应做好详细的记录和标记。
  仪表内阻要求:使用仪表检查时,表计内阻应不低于 2000 欧 / 伏。
  安全监护措施:查找故障必须由两人及以上进行,以防止人身触电,并做好安全监护工作。
  防止保护误动:为防止保护误动作,必要时在顺断操作电源前,解除可能误动的保护,待操作电源正常后再投入保护。
  综上所述,直流系统接地故障是一个需要高度重视的问题。只有深入了解其成因、危害,并掌握科学合理的处理方法和注意事项,才能及时有效地解决接地故障,确保直流系统的安全稳定运行,为电力系统的可靠供电提供有力保障。
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