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查找直流系統(tǒng)接地故障的深層次分析

    據(jù)現(xiàn)場使用情況反映，絕大部分查找直流系統(tǒng)接地故障的裝置都不是很好用，其原因要從直流系統(tǒng)接地說起，由于發(fā)電廠、變電站的直流系統(tǒng)是一個龐大的、復(fù)雜的直流電源網(wǎng)絡(luò)，所接設(shè)備多，母線、小母線層層分布，回路縱橫交錯，客觀上增大了查找直流接地故障的難度。  
    1、關(guān)于分布電容的討論  
    我們知道電容的特性是對直流呈現(xiàn)開路，對交流呈現(xiàn)一定阻抗特性，其阻抗的計算公式Zc=1/2πfC其中f為交流信號頻率，C為電容量，C越大，該電容呈現(xiàn)的容抗就越小，頻率越高，該電容呈現(xiàn)的容抗也越小。變電站、發(fā)電廠直流系統(tǒng)的對地分布電容情況是直流系統(tǒng)越大，回路越復(fù)雜，所接設(shè)備越多，系統(tǒng)呈現(xiàn)的對地分布電容也越大，按現(xiàn)場運行經(jīng)驗，變電站、發(fā)電廠直流系統(tǒng)的對地分布電容還與發(fā)電廠、變電站的投運時間有關(guān)，投運時間越長的變電站，分布電容也更大，一般來說，如果查找直流接地的檢測裝置以疊加低頻交流檢測信號方式在直流系統(tǒng)上，假設(shè)點的交流信號頻率f=2Hz(目前絕大多數(shù)裝置都采用5Hz)，那么，直流系統(tǒng)的分布電容對檢測裝置所疊加的低頻交流信號。 
    2、對直流系統(tǒng)接地故障的定義標準的討論  
    上面說過直流接地是指直流系統(tǒng)正或負極對地絕緣阻抗值降低到某個規(guī)定值或某個設(shè)定值時，我們稱直流系統(tǒng)發(fā)生了接地故障。電力系統(tǒng)對直流系統(tǒng)的接地故障目前尚無統(tǒng)一的標準，各個廠站按各自的要求將接地故障報警值按對地電壓不平衡情況定義。直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測普遍采用平衡電橋方式來判定對地絕緣，即為正或負對地絕緣降低時，平衡電橋失去平衡，絕緣監(jiān)測指示上正對地或負對地電壓會升高或降低。由于平衡電橋回路選用的電阻目前尚無統(tǒng)一標準。各直流屏生產(chǎn)廠家均有不同的平衡電橋電阻取值，就現(xiàn)場實際運行情況，平衡電橋的電阻取值從1K—36K不等，這樣僅僅用對地電壓的變化來說明接地故障的程度，顯然不是十分準確的。直流系統(tǒng)對地的絕緣情況，準確的說，應(yīng)該用阻抗來衡量。 發(fā)達國家的電力系統(tǒng)，對一座較大規(guī)模的發(fā)電廠、變電站，直流系統(tǒng)對地絕緣阻抗的報警值設(shè)定在50KΩ，目前我國一些全套引進進口設(shè)備，管理先進的個別發(fā)電廠（如大亞灣核電站），直流系統(tǒng)絕緣告警值仍沿用國外標準，設(shè)為50KΩ。事實上絕大部分的電廠、變電站，由于種種原因，其接地故障報警值一般設(shè)在5K—25K之間，有些甚至更低。這就形成一個直流系統(tǒng)接地故障的怪圈，運行水平高、管理嚴格的發(fā)電廠、變電站，比運行水平低、管理松散發(fā)電廠、變電站的直流接地故障概率似乎還高。個別運行水平低下的變電站一兩年也難有直流接地故障報警。其根本在于直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測平衡電橋電阻取值的極大差異，造成對地絕緣整定值過低，無法真正體現(xiàn)實際的絕緣情況。哪怕斷路器因直流系統(tǒng)接地故障有過誤跳，也查不到事故真正原因。  
    3、關(guān)于多點接地及閉合環(huán)路接地，正負同時接地的討論  
    多點接地、環(huán)路接地、正負同時接地是查找直流系統(tǒng)接地故障的難點，這類接地故障對系統(tǒng)危害更大。“拉回路”是難以拉出接地回路的。目前應(yīng)用中的無論是直流接地選線裝置還是便攜式查找接地裝置，絕大部分都無力處理以上的接地。因為此類接地故障較為復(fù)雜，要求檢測設(shè)備具有相當(dāng)高的精度，抗分布電容指標較高，否則就會出現(xiàn)誤報，使檢測無法進行。環(huán)路接地檢測時，要能精確區(qū)分接地環(huán)路的不同位置接地程度的差異，經(jīng)分析比較，逐步逼近真正的接地故障點。同樣多點接地，無論是處于同一回路，還是分處于不同回路，在主回路上還能判別，往下查找已查不出接地支路或分支路，檢測設(shè)備的精度顯然不夠。如果檢測設(shè)備的抗分布電容干擾指標不夠，還可能會出現(xiàn)更多誤報。正負同時接地，目前大部分直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測，已不能有效的報告接地故障，平衡電橋方式判定出的，僅僅是正接地故障和負接地故障，同時接地時對地絕緣的差值。因此，定期巡檢直流系統(tǒng)的對地絕緣，對運行安全要求較高的發(fā)電廠、變電站已十分必要。綜上所述，用儀器查找直流系統(tǒng)接地，最重要的是要解決直流系統(tǒng)分布電容的干擾，提高查找檢測設(shè)備的檢測精度，解決受對地分布電容干擾大和多點接地、環(huán)路接地的誤報問題。