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【摘 要】分析直流电源系统发生接地故障的危害、介绍绝缘监测技术排除直流系统接地故障的方法，提出直流系统接地故障绝缘检测中的主要问题，介绍变电站现场运用直流监测技术查找直流接地的方法。
【关键词】直流电源系统；绝缘监测技术
引言
发电厂、变电站的直流系统是一个独立的电源，不受发电机、厂用电、站用变以及系统运行方式改变的影响，为电力系统的控制回路、信号回路、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠稳定的不间断电源，它还为断路器的分、合闸提供操作电源。因此直流电源系统对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的前提。本文结合自己这几年从事继电保护方面的认识和工作中的实践体会，分析电源系统绝缘监测技术在变电站接地故障查找的应用。
1、直流电源系统发生接地故障的危害
直流电源为带极性的电源，即电源正极和电源负极。直流电源的“地”对直流电路来讲仅仅是个中性点的概念。如果直流电源系统正极或负极对地间的绝缘电阻值降低至某一整定值，或者低于某一规定值，这时我们称该直流系统有正接地故障或负接地故障。
如图1所示，图中，KK一开关控制器，KS一信号继电器，ZJ一中间继电器，1LJ，2LJ一电流继电器，LT一跳闸线圈，QF一断路器辅助接点，XB一连接接片，HR一红灯，R一电阻，FU1，FU2一熔断器。
当直流接地发生在A，B两点时，将电流继电1LJ，2LJ接点短接，而将ZJ启动，ZJ接点闭合而引起跳闸。A，C两点接地时，短接ZJ接点而直接跳闸。在A，D两点或D，F两点接地都同样能造成断路器误跳闸。接地点发生在B，E两点时，D，E两点或C，E两点，断路可能造成拒动。接地点发生在A，E两点，引起熔丝熔断。当接地点发生在B，E和C，E两点，保护动作时，不但断路器拒动，而且引起熔丝熔断，同时有烧坏继电器触点的可能。
由上述内容可知，当直流电源系统发生漏电、接地等故障时给系统带来的危害是非常大的，严重时能导致变电站真个直流电源系统的瘫痪。所以变电站直流电源系统的绝缘监测非常的重要。
2、运用绝缘监测技术排除直流系统接地故障的方法和遇到的问题
在实际应用过程中，作为直流电源系统绝缘监测装置，除了要能确定故障回路外，还应该能给出接地极性、接地电阻、正负母线对地电压等信息，以供运行维护人员进行处理时参考。我局主要运用低频信号注入法检测技术进行直流系统接地故障检查。
采用接地检测仪测直流系统接地故障时，当绝缘监察装置发现直流电网正负母线对地绝缘电阻下降后，启动低频信号源，向正负母线注入低频电压信号，通过套在各个支路顶端的电流互感器可以检测出各支路电流，对检测到的电流信号进行分析处理以达到找出接地支路的目的，这是所有低频信号注入检测方法的基本思路。但是还有很多因素影响检测的结果，现分析如下：
（1）电容的影响。注入的低频信号，通过各支路的对地电容及可能存在的接地电阻在支路上产生同频率的电流信号。如图 2 ，没有发生接地的支路可以认为其接地电阻很大。理想情况下，只有在发生接地故障的支路中才能检测到低频电流信号；在非接地支路上，穿越电流互感器原边线圈的正反方向电流相等，总效应为零，互感器输出为零。然而在实际的系统中，由于较大的对地电容的存在，在没有发生接地的情况下电流互感器也会检测到相对大的支路电流，即支路电流以容性成分为主，而我们真正关心的阻性成分分量小。
（2）环网的影响。环网的存在提高了支路的可靠性，但由于结构的复杂，给接地检测带来了困难。环网支路电流中有较大的谐波成分，通常比注入低频信号产生的电流大许多，有时甚至会使电流互感器达到饱和，使检测到的电流信号发生畸变，影响检测结果的准确性，一般的检测装置是很难分辨出支路环流和接地电阻电流的。
（3）直流系统电源的影响。直流电网大多采用浮充电源供电，浮充电源实际上就是单相或三相桥式整流电路，更多的浮充电源已经采用可控硅调压方式，这些整流装置必然会产生纹波电压。虽然通常在直流输出侧并联有大容量滤波电容，但是不可能完全消除纹电压。
（4）各种干扰。电力系统中通常存在着各种干扰，对于直流系统，工频干扰（基波分量）是主要的一种干扰方式，因此支路电流中经常存在一定幅值的基波信号成分。此外，电流互感器在测量支路电流时也会产生测量噪声。总之，各种干扰也是支路电流的一个组成部分。
3、变电站现场查找直流接地的方法
去变电站进行直流接地检查所需工具：直流接地检测装置一套，万用表一个，工具箱一个。直流接地查找的工作危险系数比较高，可能会出现人为两点接地，造成保护误动。所以直流接地检查必须做好以下安全措施：
1、误碰运行中的回路，测试前认真核对回路，设专人监护，避免用力过猛拉扯线缆；
2、误碰带电间隔，设专人监护，注意与带电设备保持安全距离。
3、主要工作在直流馈线屏，要防止在检查过程中人为的直流接地。
根据实际工作经验，列出现场直流接地检查步骤如下：
首先查看直流检测装置所报的故障（正，负接地情况），查看直流检测装置所报的故障的支路数，用万用表测量电压，查看是否直流系统确实有接地。现在一般变电站都采用双充双馈双电的直流系统。接着就是查看直流双母线是否独立运行，将可以用一段母线带负荷的，只投一路空气开关。使系统两段母线独立运行。根据直流检测装置所报的故障的支路数，用直流接地检测装置测量，检查是否该支路确实存在接地。测量结果该支路存在接地时。如果该空开可以退出，退出该空开进行检查，直流接地消失，就说明该支路发生直流接地。如果直流接地消失未消失，换另一路进行检测。如果该空开不可以退出，只能根据回路，在该支路的下端分支用直流接地檢测装置进行测量。确定接地点。确定是那一支路出现接地后，在该支路的下端分支用直流接地检测装置进行测量。确定接地点。装置可能会不准，检查过程中，确定的接地点与系统分离时，系统绝缘正常后，才可真正确定接地点。然后进行处理。恢复直流系统正常电压。
4、结论
直流电源系统最常见的故障为直流接地（一点或两点接地）故障.直流接地的故障率一直排在电气故障率的首位，它对电气设备的安全运行带来潜在威胁。直流电源系统为不接地系统，当发生一点直流接地故障时，对电路的危害不是很大，一般不会造成直接的危害，系统可以正常运行，但是回路中再发生接地或绝缘不良造成两点接地时，就会引起保护及自动装置的误动或拒动、熔丝熔断等故障，从而使断路器误跳闸或不跳闸。本文详细的阐述了查找、排除直流系统接地故障的方法，并结合实际分析直流接地故障处理的现场解决方法。希望对继电保护工作人员、变电站值班人员了解直流接地的查找有一定的参考作用。
【关键词】直流电源系统；绝缘监测技术
引言
发电厂、变电站的直流系统是一个独立的电源，不受发电机、厂用电、站用变以及系统运行方式改变的影响，为电力系统的控制回路、信号回路、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠稳定的不间断电源，它还为断路器的分、合闸提供操作电源。因此直流电源系统对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的前提。本文结合自己这几年从事继电保护方面的认识和工作中的实践体会，分析电源系统绝缘监测技术在变电站接地故障查找的应用。
1、直流电源系统发生接地故障的危害
直流电源为带极性的电源，即电源正极和电源负极。直流电源的“地”对直流电路来讲仅仅是个中性点的概念。如果直流电源系统正极或负极对地间的绝缘电阻值降低至某一整定值，或者低于某一规定值，这时我们称该直流系统有正接地故障或负接地故障。
如图1所示，图中，KK一开关控制器，KS一信号继电器，ZJ一中间继电器，1LJ，2LJ一电流继电器，LT一跳闸线圈，QF一断路器辅助接点，XB一连接接片，HR一红灯，R一电阻，FU1，FU2一熔断器。
当直流接地发生在A，B两点时，将电流继电1LJ，2LJ接点短接，而将ZJ启动，ZJ接点闭合而引起跳闸。A，C两点接地时，短接ZJ接点而直接跳闸。在A，D两点或D，F两点接地都同样能造成断路器误跳闸。接地点发生在B，E两点时，D，E两点或C，E两点，断路可能造成拒动。接地点发生在A，E两点，引起熔丝熔断。当接地点发生在B，E和C，E两点，保护动作时，不但断路器拒动，而且引起熔丝熔断，同时有烧坏继电器触点的可能。
由上述内容可知，当直流电源系统发生漏电、接地等故障时给系统带来的危害是非常大的，严重时能导致变电站真个直流电源系统的瘫痪。所以变电站直流电源系统的绝缘监测非常的重要。
2、运用绝缘监测技术排除直流系统接地故障的方法和遇到的问题
在实际应用过程中，作为直流电源系统绝缘监测装置，除了要能确定故障回路外，还应该能给出接地极性、接地电阻、正负母线对地电压等信息，以供运行维护人员进行处理时参考。我局主要运用低频信号注入法检测技术进行直流系统接地故障检查。
采用接地检测仪测直流系统接地故障时，当绝缘监察装置发现直流电网正负母线对地绝缘电阻下降后，启动低频信号源，向正负母线注入低频电压信号，通过套在各个支路顶端的电流互感器可以检测出各支路电流，对检测到的电流信号进行分析处理以达到找出接地支路的目的，这是所有低频信号注入检测方法的基本思路。但是还有很多因素影响检测的结果，现分析如下：
（1）电容的影响。注入的低频信号，通过各支路的对地电容及可能存在的接地电阻在支路上产生同频率的电流信号。如图 2 ，没有发生接地的支路可以认为其接地电阻很大。理想情况下，只有在发生接地故障的支路中才能检测到低频电流信号；在非接地支路上，穿越电流互感器原边线圈的正反方向电流相等，总效应为零，互感器输出为零。然而在实际的系统中，由于较大的对地电容的存在，在没有发生接地的情况下电流互感器也会检测到相对大的支路电流，即支路电流以容性成分为主，而我们真正关心的阻性成分分量小。
（2）环网的影响。环网的存在提高了支路的可靠性，但由于结构的复杂，给接地检测带来了困难。环网支路电流中有较大的谐波成分，通常比注入低频信号产生的电流大许多，有时甚至会使电流互感器达到饱和，使检测到的电流信号发生畸变，影响检测结果的准确性，一般的检测装置是很难分辨出支路环流和接地电阻电流的。
（3）直流系统电源的影响。直流电网大多采用浮充电源供电，浮充电源实际上就是单相或三相桥式整流电路，更多的浮充电源已经采用可控硅调压方式，这些整流装置必然会产生纹波电压。虽然通常在直流输出侧并联有大容量滤波电容，但是不可能完全消除纹电压。
（4）各种干扰。电力系统中通常存在着各种干扰，对于直流系统，工频干扰（基波分量）是主要的一种干扰方式，因此支路电流中经常存在一定幅值的基波信号成分。此外，电流互感器在测量支路电流时也会产生测量噪声。总之，各种干扰也是支路电流的一个组成部分。
3、变电站现场查找直流接地的方法
去变电站进行直流接地检查所需工具：直流接地检测装置一套，万用表一个，工具箱一个。直流接地查找的工作危险系数比较高，可能会出现人为两点接地，造成保护误动。所以直流接地检查必须做好以下安全措施：
1、误碰运行中的回路，测试前认真核对回路，设专人监护，避免用力过猛拉扯线缆；
2、误碰带电间隔，设专人监护，注意与带电设备保持安全距离。
3、主要工作在直流馈线屏，要防止在检查过程中人为的直流接地。
根据实际工作经验，列出现场直流接地检查步骤如下：
首先查看直流检测装置所报的故障（正，负接地情况），查看直流检测装置所报的故障的支路数，用万用表测量电压，查看是否直流系统确实有接地。现在一般变电站都采用双充双馈双电的直流系统。接着就是查看直流双母线是否独立运行，将可以用一段母线带负荷的，只投一路空气开关。使系统两段母线独立运行。根据直流检测装置所报的故障的支路数，用直流接地检测装置测量，检查是否该支路确实存在接地。测量结果该支路存在接地时。如果该空开可以退出，退出该空开进行检查，直流接地消失，就说明该支路发生直流接地。如果直流接地消失未消失，换另一路进行检测。如果该空开不可以退出，只能根据回路，在该支路的下端分支用直流接地檢测装置进行测量。确定接地点。确定是那一支路出现接地后，在该支路的下端分支用直流接地检测装置进行测量。确定接地点。装置可能会不准，检查过程中，确定的接地点与系统分离时，系统绝缘正常后，才可真正确定接地点。然后进行处理。恢复直流系统正常电压。
4、结论
直流电源系统最常见的故障为直流接地（一点或两点接地）故障.直流接地的故障率一直排在电气故障率的首位，它对电气设备的安全运行带来潜在威胁。直流电源系统为不接地系统，当发生一点直流接地故障时，对电路的危害不是很大，一般不会造成直接的危害，系统可以正常运行，但是回路中再发生接地或绝缘不良造成两点接地时，就会引起保护及自动装置的误动或拒动、熔丝熔断等故障，从而使断路器误跳闸或不跳闸。本文详细的阐述了查找、排除直流系统接地故障的方法，并结合实际分析直流接地故障处理的现场解决方法。希望对继电保护工作人员、变电站值班人员了解直流接地的查找有一定的参考作用。