技术详析：直流系统接地故障的危害

本文主要针对直流系统接地/绝缘故障的危害、出现原因、表现特征、处理方法、处理故障注意事项和相关防范措施，进行了综合的分析和总结。
 

1.直流系统接地的危害

　　

直流系统一般用于变电所控制母线、合闸母线、UPS不间断电源，也用作其他电源和逻辑控制回路。直流系统是一个绝缘系统，绝缘电阻达数十兆欧，在其正常工作时，直流系统正、负极对地绝缘电阻相等，对地电压也是相对平衡的。当发生一点接地时，其正、负极对地电压发生变化，接地极对地电压降低，非接地极电压升高，控制回路和供电可靠性会大大降低，但一般不会引发电气控制系统的次生故障。可是，当直流系统有两点或多点接地时，极易引起逻辑控制回路误动作、直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源，在复杂保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接，不能动作跳闸，致使越级跳闸，造成事故扩大。规程严格规定：直流系统多点同极接地，应停止直流系统一切工作，也是基于其故障性质的不确定因素。

　　

（1）直流系统正极接地的危害

　　

当发生直流正极接地时，可能会引起保护及自动装置误动。因为一般断路器的跳合闸线圈以及继电器线圈是与负极电源接通的，如果在这些回路上再发生另一点直流接地，就可能引起误动作。

如上图所示，A、B两点发生直流接地时，相当于将外部合闸条件全部短接，从而使合闸线圈得电误动作合闸。A、C两点接地时，则外部分闸条件被短接而误动作跳闸。A、D两点，A、F两点接地，同样都能造成开关误跳闸。

　　

（2）直流系统负极接地的危害

　　

直流负极接地，也可能造成保护及自动装置拒绝动作。因为断路器的跳、合闸线圈以及保护继电器会在这些回路再有一点接地时，线圈被接地点短接而不能动作。同时，直流回路短路电流会使电源保险熔断，并且可能烧坏继电器接点，保险熔断会失去保护及操作电源。

　　

如上图所示，直流接地故障发生在C、E两点，D、E两点，F、E两点接地时，分闸线圈被短接，保护动作及操作时开关拒跳。同理，两点接地开关也可能合不上，如B、E两点接地时。

直流系统接地故障，不仅对设备不利，而且对整个电力系统的安全构成威胁。因此，出现直流接地故障时，必须尽快进行查找并排除故障，避免事故扩大及造成严重后果。

2.直流系统出现接地故障的原因

按接地点所处位置的不同，可将直流接地分为室内和室外两种形式，按引起接地的原因，又可分为以下几种形式：

（1）由下雨天气引起的接地。在大雨天气，雨水飘入未密封严实的户外二次接线盒，使接线桩头和外壳导通起来，引起接地。例如瓦斯继电器不装防雨罩，雨水渗入接线盒，当积水淹没接线柱时，就会发生直流接地和误跳闸。在持续的小雨天气(如梅雨天)，潮湿的空气会使户外电缆芯破损处或者黑胶布包扎处，绝缘大大降低，从而引发直流接地。

（2）由小动物破坏引起的接地。当二次接线盒(箱)密封不好时，蜜蜂会钻进盒里筑巢，巢穴将接线端子和外壳连接起来时，就引发直流接地。电缆外皮被老鼠咬破时，也容易引起直流接地。

（3）由挤压磨损引起的接地。当二次线与转动部件（如经常开关的开关柜柜门）靠在一起时，二次线绝缘皮容易受到转动部件的磨损，当其磨破时，便造成直流接地。

　　（4）接线松动脱落引起接地。接在断路器机构箱端子排的二次线（如10kV开关机构箱内的二次线），若螺丝未紧固，则在断路器多次跳合时接线头容易从端子中滑出，搭在铁件上引起接地。

　　

（5）误接线引起接地。在二次接线中，电缆芯的一头接在端子上运行，另一头被误认为是备用芯或者不带电而让其裸露在铁件上，引起接地。在拆除电缆芯时，误认为电缆芯从端子排上解下来就不带电，从而不做任何绝缘包扎，当解下的电缆芯对侧还在运行时，本侧电缆芯一旦接触铁件就引发接地。

（6）插件内元件损坏引起接地。为抗干扰，插件电路设计中通常在正负极和地之间并联抗干扰电容，该电容击穿时引起直流接地。

3.直流系统接地/绝缘故障的特征

直流系统正常时，一般正负极之间电压是不变的，正、负之间的电压是220V, 正级对地为110V，负级对地为-110V，其参考电位是地电位，也就是零电位。当有直流接地发生时,正极和负极对地电压会产生不平衡,比如正极对地还在110V 左右, 如果负极接地，那么负极对地电压幅值会减小，参考电位向负级也偏移，原来是-55V 左右，现在可能变成-30V 等等甚至更小， 而正对地电压则会相应提高， 比如到80V 等。经过正规设计的直流系统中，发生一