钳形电流表在直流系统接地处理中的应用

姚汉梁，雷振洲，毛世炳

（国网浙江省电力公司检修分公司，浙江 杭州 311232）

0 引言

直流系统不仅在变电站中为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源，还为操作提供可靠的操作电源。直流系统的可靠性是变电站安全运行的保证。

变电站内直流系统所接的设备较多，回路复杂，在长期运行过程中，由于受到天气、设备老化及其他客观因素的影响，不可避免地会发生直流系统接地。大量异常或事故表明，一点接地或两点接地都可能引起信号回路、控制回路异常，继电保护及自动装置等误动作或拒动，从而破坏电力系统的安全运行，甚至造成大范围的停电事故。如何快速、合理、高效地处理直流系统接地，是变电运维中不可回避的一个课题。

1 现状分析

1.1 直流系统接地检测现状

在目前的变电站中，现场运行人员通过直流系统接地检测仪先巡查出接地的直流支路，再辅以拉路法进行判断确认，是应用比较广泛的一种方法。与传统的单纯拉路法相比，这种方法可以在直流系统接地检测仪检测结果的基础上进行确认，不用大范围地进行拉路查找，可大大降低自动装置的失电概率，极大地提高处理直流系统接地时的安全性。但由于受到直流系统接地检测仪原理的限制，这种方法在变电站实际运用中仍然存在不足。

1.2 直流系统接地检测仪的基本原理及存在问题

目前的直流系统接地检测仪较多采用电桥平衡原理。因受电桥平衡原理的限制，它只能检测非对称性直流接地故障，在正、负极绝缘电阻均等下降或其值相接近时，检测仪没有反应；同时，它也无法有效检测高阻对称性接地。

现有各类直流系统接地检测仪的两极绝缘电阻之比在2:1-10:1的范围。若两极绝缘电阻相差较大，而任一极的绝缘电阻并未低于允许值，也可能报警，使检测人员误认为绝缘电阻下降。因此，在变电所实际运用中往往会出现以下情况。

(1) 当直流系统接地检测仪检测出具体接地的直流支路时，由于该支路下面往往带着几套保护装置，当采用拉路法拉开该支路进行确认时，需要预先将这几套保护装置一起停电。

(2) 在实际工作中，曾出现过直流系统接地检测仪检测出的直流支路错误的情况；此时现场运行人员只能采用传统的拉路法进行处理，不仅降低了处理的效率，也提高了处理的风险。

(3) 受制于直流系统接地检测仪的支路检测设计原理，当同一直流母线下的2条及2条以上支路同时接地时，直流系统接地检测仪就无法判别出具体是哪条支路接地。这种情况下，现场运行人员也只能采用传统的拉路法进行处理。

2 解决方案

在现场运用中发现，使用钳形电流表可以很好地弥补以上几点不足。一般使用钳形电流表，是用它的感应原理来量取线路上的电流；但是利用钳形电流表来测量同一支路正、负电流之和是否为0的方法，可以快速有效地判断出存在异常的直流支路，其测试原理如图1所示。

图1 钳形电流表测试异常直流支路原理

正常运行，直流支路未接地时，流经钳形电流表的直流负载的电流大小相等，方向相反，即I(+)+I(-)=0，所产生的磁场相互抵消，钳形电流表上的读数为0。当某直流支路的正极接地时，即K地合上后，直流母线通过接地电阻R地接地，产生接地泄漏电流I漏，则I(+)+I(-)≠0，I漏的大小可反映支路等效绝缘电阻的大小。即R地=U(+)/I漏。负极接地时测量原理类似。

根据以上原理，针对直流系统接地检测仪辅以拉路法查找直流接地的3点不足，可以采取以下措施加以解决。

(1) 用直流系统接地检测仪检测出具体接地的直流支路后，若该支路由2个及2个以上保护装置组成，且每个保护装置均有相互独立的电源空开时，则可以先用钳形电流表在每个保护装置电源空开的下端头测量正、负电源电流之和是否为0。当查找到某一支路电流之和不为0时，即可认为此支路发生异常。同时，可以分别测量该空开下端头的正、负电流，查看这一支路的正、负电流是否相等来加以确认。但这样测量仍存在着保护装置空开上端发生接地的可能性。当测得所有的空开下端头都正常时，可推测是在直流母线到该保护装置这一段发生异常。

(2) 当直流系统接地检测仪检测出发生接地故障的母线，且检测仪报出的接地支路并不是实际的接地支路时，可以用钳形电流表逐条查找主支路的正负电流和。当检查出电流和不为0或者可以确定不是零点漂移时，就可在此主支路的下一级范围采用相同的方法查找，直到查出接地支路。也可以用钳形电流表来分别测量正、负电流的值，当查出2电流有明显差别时，可以确认此支路发生接地故障，然后再往下逐级查找。

(3) 第3个问题的处理方法与第2个问题基本相同。

需要指出的是，应尽量选用准确度较高的钳形电流表或数字式钳形电流表，且使用时应选与所测电流相匹配的量程，不要选离测量值过大或过小的量程档测量。

3 应用实例

某日，某500 kV变电站进行保护改造，5479线第2套保护处于检修状态，此时后台报500 kV小室I段直流接地。现场查看杭州星炬有限公司生产的WZJD-6A直流系统接地检测仪，发现显示的是500 kV小室直流分屏(3)第94号支路5479线第1套保护屏出现接地告警。在500 kV小室直流屏(3)查找，量得直流分屏(3)第14支路5479线第1套保护空气开关正极下桩头对地电压为0，基本可以判定是这条支路发生接地情况。

5479线第1套线路保护由分相电流差动保护P546和后备保护RCS931A 2套保护组成，它们所采用的直流电源属于同一条支路(见图2)；同时，5479线第2套保护处于检修状态。如果采用常规的拉路法进行检测，将使一次设备短时失去保护；若此时出现线路故障，将给系统安全带来十分严重的后果。因此，采用上述方法，用钳形电流表量出后备保护RCS931A装置电源正、负电流和不为0，据此可以判断出直流接地在RCS931A侧。所以处理时只需要停用第1套线路的后备保护，主保护仍可正常运行；待5479线第2套保护恢复正常后，再停用第1套保护来加以处理。这样就有效地避免了5479线失去保护带来的运行风险。

4 结束语

采用钳形电流表来处理直流系统接地故障，最大的优势在于其可以做到在继电保护装置不失电的情况下查找出接地直流支路。这种不用停用保护装置的处理方法，极大地提高了查找接地直流支路的速度；同时也降低了查找时的风险，避免了现场一次设备因拉路引起的无保护运行和保护装置失电重新上电启动时引起的保护装置程序紊乱导致的保护误动、拒动。该方法在变电站查找直流接地的应用中有着重要的价值。

图2 500 kV继保室直流系统接线

1 任致程．电工仪表经典应用电路400例[M]．北京:机械工业出版社，2006．

2 殷  峰．直流系统接地故障查找方法[J]．新疆电力技术，2007，28(3):12-14．

3 陈元平，李树君，张玉奎．绝缘检测装置在直流系统中的应用[J]．电力系统保护与控制，2008，36(15):91-93.

4 牛  慧．不停电处理直流系统接地故障[J]．设备管理与维修，2011，32(9)：65．

5 孙  俊．几起直流接地故障查找和处理实例[J]．农村电气化，2011，291(8)：36-37．

6 张  帆．直流系统接地故障探讨[J]．电力安全技术，2012，14(10)：23-25．