基于差流检测法的直流接地故障定位装置

许磊+邹园+张贤

摘要直流系统的安全可靠性直接关系着整个电力系统的稳定运行。直流接地故障是直流系统最常见的故障，接地可能造成控制回路和继电保护装置的误动、拒动、烧坏继电器接点和熔断保险等，从而引发严重的事故。常规检测接地方法有一定的限制性，现场作业人员在查找直流接地时感到困难重重而无从下手。本文介绍了一种新型的直流接地故障诊断定位系统，其通过差流检测的方法，形成不平衡电桥，检测出装置的接地电阻，与直流的漏电传感器相结合，从而实现接地点的查找工作。最后引入一些实例，介绍了该故障定位装置在电力系统的应用情况。

关键词分布式；直流系统；接地故障

直流系统是发电厂、变电站及通信基站中的一个重要组成部分，造成直流接地故障的主要原因是：电缆或各设备的绝缘发生老化、元件受潮、破损以及装置电源板发生损坏。发电厂和变电站的直流系统大多采用110V或220V电源进行供电，正、负母线相对地浮空。在发生某一点接地故障时，因为没有形成对地回路，直流系统仍能保持正常运行，接地故障不易察觉。但是，如果再增加一点或多点接地，将会造成继电保护及控制装置的误动或拒动。

传统查寻直流接地故障点是用“拉路寻找分段处理”的方法，即遵循先信号后操作部分、先室外后室内部分，对直流系统进行拉路寻找、分段处理，逐步确定哪条支路有接地故障，最终通过人工解析找出故障点方法。在短时拉回路电源时，可能因直流失电而引起一系列反应，比如继电保护装置或自动装置由于抗干扰性能或故障判据的问题造成误动跳闸，所以说采用拉合直流支路法检测故障点所引发的危害是非常严重的。

1装置原理

装置原理简介：本装置采用了差流检测原理，对任一支路而言，从电源正极流出的电流I+，流经本支路全部负载后，返回电源负极的电流I，当该支路没有接地故障时，I+=I-，穿过传感器的电流相等，传感器无信号输出。当发生接地电阻为Rd时，接地电流为Ir的接地故障时，I+=I-+Ir，流经传感器的电流不相等，传感器输出一个反应该差值的信号（即为漏电流信号）。如图1所示。

该装置分别为接于n个负载上的相互独立的直流接地指示器。直流接地指示器通过在线检测该直流负载回路的漏电流（不平衡电流）大小，来实现对该负载是否有直流接地的情况进行判定。

在正常运行情况下，若没有直流接地发生，通过直流接地指示器的漏电流为零或小于设定报警阈值，直流接地指示器将不会报警。当通过直流接地指示器供电的负载设备或者电路发生绝缘降低或直流接地的情况，则穿过该装置的漏电流将大大超过报警阈值，此时接地指示器将以灯光闪烁和蜂鸣的方式进行警报。运行人员即可以根据直流指示器指定的位置很快发现故障点，避免对其他正常回路的停电查找。

该直流接地指示器，与电流互感器类似，该直流接地指示器只需套接于二次回路直流负载入口电源线路上即可实现对该回路直流接地的实时在线监视。

图2所示为直流接地指示器接线示例。图中为一段直流系统母线，它的两条支路L1和L2接有各种各负载，这些负载可以是开关柜、保护屏以及其他控制和通讯系统的任意直流用电设备。各个指示器之间彼此独立运行，可以根据负载的数量进行相应的配置。

2装置应用与优点

本装置可广泛应用于电力系统变电站、火发电厂、水电站以及煤矿、钢铁、冶金、化工等工矿企业的供、配、用电系统。

适用于220V、110V直流电源供电系统，通信设备48V、36V直流电源供电系统。

采用此装置的优点在于：

1）灵敏度高。此接地指示器检测灵敏度可到0.1mA，较之手持式钳形漏电流查找方式更准确，能发现高阻接地和绝缘下降情况。

2）接地点查找迅速。由于对接地元件已有指示，所以不需要再逐一回路查找，大大减少了故障查找时间。

3）安装方便且快捷。通过2根跨接线进行过渡，就可以不停电的快速安装本指示器，对二次设备和回路无任何影响。

4）通过与通信设备相连还可将指示器的数据传到集控中心的服务器上，可以远程在线监视多个变电站直流系统的绝缘状况和直流接地情况，为直流系统的状态维修和故障处理提供依据。

现场应用实例如图3所示。

3结论

该基于差流检测法的分布式直流接地故障定位系统具有组态灵活、可靠性高等众多优点。其采用分布式的布局，能很好地解决了集中式绝缘在线监测系统所存在的局限性，特别适合于监测范围较大，且分支回路相对较多的情况。该分布式直流接地故障定位系统具有灵敏度高、接地点可以快速查找等优点，装置小巧并且安装快捷简单，可以通过其他通信设备实现远程的监控与管理，未来可广泛应用于电力系统的二次设备直流接地故障诊断中。