带电查找直流接地故障的原理与方法

赵胜红 卢纯义

（金华电业局，浙江 金华 321001）

1 概述

直流系统是发电厂、变电站安全运行的关键环节。现场维护人员最难的维护工作之一就是查找和消除直流接地故障，其原因如下：

1.1 由于直流系统正、负极对地存在分布电容，直流系统发生一点接地有可能造成保护误动。目前国内一点接地引起保护误动的案例已不在少数，也越来越受到重视。

1.2 在直流系统发生一点接地后，有可能在另一个地方发生第二点接地时，将造成继电保护或自动装置或操作回路（以下统称“继电保护”）误动作，降低了运行设备的可靠性，增加了维护人员的心理压力。

由于二次回路复杂和寄生回路的存在，在采用拉刀闸、断保险、解端子来查找接地点的过程中，继电保护误动作情况时有发生。另外，如果此时电力系统故障，由于失电，继电保护将拒动，扩大事故。

原电力部针对某厂在断电查找直流接地过程中，由于发电机短路，保护失电拒动造成烧坏机组和变压器一事，颁布了继电保护反事故措施，规定不准拉刀闸、断保险。

此情况下维护人员在不断电的情况下要在成千上万条回路中及时快速的找到并处理接地点就得需要便携式接地故障查找设备（以下统称“便携式设备”）的帮助。

使用便携式设备查找直流系统接地不需要停电，直接将设备接入运行的系统，设备检测系统有接地后，在接地回路加入一个接地信号，然后使用专门配备的手持式支路检测设备和移动式钳型互感器，找到各接地点的具体位置。查找接地快捷、使用简单，大大缩短了接地故障查找的时间。

俗话说“工欲善其事，必先利其器”有一台好的便携式设备，又能好好利用它，那确实是运行维护部门的一个好帮手。

2 接地查找设备的工作原理

现有的便携式设备工作方式基本一致，将便携式设备的信号源接入直流系统，设备先检测系统正负极对地绝缘情况，若直流系统有接地，则在接地回路加入一个接地信号（如图1所示），再使用专门配备的手持式支路检测设备和移动式钳型互感器，逐个回路的去查找该接地信号，钳型互感器卡上每个支路，手持设备上都会显示该支路的接地状况（如波形或阻值），使用人员可以根据显示情况判断该支路是否存在接地。有些设备还可以支路有接地时直接报出该支路的接地状况及阻值。

图1 便携式设备接地信号的形成

目前在供电局或者电厂使用的便携式设备有很多种，而不同的设备生产厂家，信号处理的方式不一样。根据其工作原理的不同，可以分成两大类：方波电流型和正弦波电流型方波电流型设备的信号产生的原理（如图2所示），当正极有接地时K1有规律的开合，在R1、R3构成的接地回路中，由于K1有规律的开合而产生一个方波电流（如图3所示），负极接地时则K2有规律的开合，在R2、R4构成的接地回路中，产生一个方波电流。信号电流方向跟负荷电流方向一致。

图2 方波电流产生的原理图

图3 方波电流波形图

正弦波电流型设备信号产生的原理（如图4所示），当正极有接地时，接地信号（如图5所示）通过电容耦合到R3与信号源S构成的回路；当负极有接地时，接地信号通过电容耦合到R4与信号源S构成的回路；当系统有两极接地时，接地信号通过分别电容耦合到R3与信号源S、R4与信号源S构成的两个回路，信号方向均是电源侧指向接地点，因此两个接地信号之间不存在冲突。

图4 正弦波电流产生的原理图

图5 正弦波电流波形示意图

3 接线方法

便携式设备的接线很简单（如图6所示），设备的正极接控制母线的正极、负极接控制母线的负极，黄色地线接地。检测时最好接在蓄电池组到母线的熔丝上，便于区分蓄电池接地和馈线回路接地。

图6 接线示意图

4 查找方法

当设备检测出系统有接地，使用人员便可使用将移动式钳型互感器插在手持式支路检测设备上，打开手持设备，接收信号，按提示调整手持设备，再开始查找接地，如果在检测某个支路（如图7所示）若在7点检测有接地，8点检测没有，则接地点就在7和8之间。

手持式支路检测设备跟进行信号源通讯后，只要手持式支路检测设备不关机便可以一直使用，不需重新接收信号，无论室内室外均可检测支路，在同一直流系统内不受距离限制。

图7 查找方法与步骤

5 查找的步骤

直流系统回路数量多、分布广，有些运行时间较长的系统更是复杂。因此查找直流接地需要有清晰的步骤，逐步进行（如图7中标明的数字所示）。

5.1 将便携式设备的信号源接入直流系统，接线方式按照设备的使用说明进行。

5.2 手持式支路检测设备接收信号后，用移动式的钳型互感器卡便携式设备的地线（图7中1）校验设备是否正常；在线绝缘告警装置的地线（图7中2）是装置平衡桥的分流的信号电流，一般不需要检测。

5.3 检测蓄电池组出线（图7中的3），确认蓄电池组是否有接地，若蓄电池有接地，先查找此接地点。

5.4 馈线屏或分屏上的控制回路、合闸回路出线可以一次检测几个回路乃至十几个回路，有接地信号时，再分开检测，以达到快速检测的目的。

5.5 如果有多个回路有接地信号，则先接地最严重的回路，再次之。

5.6 有接地信号的回路则到其下一级的空开去检测，接地信号还存在则详细检测其所有支路，找出有接地信号的支路再往下级空开走，如果下级空开没有接地信号，则说明接地就有与没有的两级空开之间，再详细检测有接地信号空开下的负荷就可以找出接地点。若两级空开之间没有负荷，则是该电缆接地。

6 注意事项

在使用便携式设备查找直流接地的过程中，有很多：①查找和处理直流接地必须由两人同时进行，处理时不得造成直流短路和另一点接地。②检测时信号源的接线必须严格按照仪器的使用说明操作，否则仪器有可能造成工作不正常，甚至会烧毁设备。③每次检测必须确保钳型互感器的钳口是完整闭合的。④钳型互感器是高精度的设备，每次检测需保持其静止波动；否则会有干扰。⑤查找多点接地时，每解除一个接地点，需将信号源重启一次，手持设备也需重新接收信号。

结语

便携式设备主要采用微机技术，一直以来均直流系统运行的安全为首要前提，按照行业标准的要求，以可靠的超低频信号方式进行检测，根据接地点产生的超低频信号电流大小判断回路绝缘情况，具有检测速度快、灵敏度高、操作简单、抗干扰能力强、故障定位准确等特点。经过多年的推广应用该设备软件硬件等方面的技术，已有很大的提升。检测信号对系统的影响越来越小，查找的速度则越来越快。

便携式设备大大提高了接地故障查找的工作效率，解决了高阻接地故障难以查找的难题；在有系统多点接地时，均可以准确地测试出各支路的故障情况，为接地故障的查找节省大量的时间便于现场及时维护处理。

[1]黄国忠.具有电流控制机制的电路及电流[J].控制方法，2011（9）.