电力直流系统中绝缘故障的分析研究

1引言

由于直流电源系统具有不间断供电的特点，电厂和变电站中的电力操作电源均采用直流电源，并且越来越多的场所也都使用直流电源作为其操作电源，用途十分广泛。大多直流电源所采用的设备表现形式是大家所熟知的直流屏，它为控制负荷和动力负荷以及事故照明负荷等提供电源，是当代电力系统控制、保护的基础。多数的直流系统均是以直流屏为电源核心，控制、信号、测量回路及继电保护装置、自动装置和断路器的操作为用电负荷，它们一起为电力系统的正常运行提供可靠保障。

由于直流负荷的多样性，导致直流供电网络分布范围较广，而且工作环境又比较恶劣，所以直流系统的绝缘性能较容易降低。根据《电气设备交接和预防性试验标准》规定，当使用500V~1000V的兆欧表测量时，直流母线在断开其它所有关联支路时不应小于10MΩ；二次回路每一支路和断路器、隔离开关操作机构的电源回路不应小于1MΩ或0.5MΩ。直流系统绝缘降低，相当于直流系统的某一点经一定的电阻接地。

2绝缘故障分析

直流系统的用电负荷种类较多，决定了其分布范围广、外漏部分多、线缆多、线缆长，因此很容易受尘土、潮气的腐蚀，还有可能受到其他有害物质的侵蚀，使某些绝缘性能薄弱的元器件绝缘降低，甚至绝缘破坏，造成直流接地。分析直流绝缘故障的原因一般有如下几个方面：

（1）二次回路及设备严重污秽和受潮，使带电部位绝缘下降；

（2）二次回路绝缘材料不合格，绝缘性能低；

（3）年久失修，老化严重；

[p] （4）回路中存在某些损伤缺陷，如磨伤、压伤、扭伤或过流引起的烧伤等，导致绝缘性能下降；

（5）小动物如老鼠、蜈蚣等爬入带电回路；

（6）小金属零件掉落在带电回路上。

3绝缘故障的危害

若直流系统发生一点接地时，回路中没有短路电流经过，熔断器不会熔断，系统仍能继续运行。但是，这种接地故障必须及早发现并处理，否则当形成两点接地时，就会引起信号回路、控制回路、继电保护及自动装置回路误动或拒动，或造成直流熔断器熔断，使继电保护、自动装置、控制回路失去电源。在复杂的保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接，不能动作于跳闸，致使越级跳闸。

[p] 在图1所示的控制电路中，当正极A点接地后，又在B点发生接地时，断路器跳闸线圈YT中就有电流流过，这将引起断路器误跳闸；当负极E点接地后，又在B点发生接地的情况下，保护动作（即触点K闭合）时，由于跳闸线圈YT被两个接地点（E和B）短接，则断路器拒绝动作且熔断器熔断。

可见在直流系统中，一旦绝缘出现故障，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，一旦发现直流系统有接地现象，应尽快查找接地点，排除故障，避免出现两点接地，造成危害。

4绝缘降低的判定

不同电压等级的直流系统，其绝缘状况的判定条件是不一样的，分别如下：

（1）额定电压为220V的系统，绝缘电阻低于25kΩ时为接地；

（2）额定电压为110V的系统，绝缘电阻低于7kΩ时为接地；

（3）额定电压为48V的系统，绝缘电阻低于1.7kΩ时为接地。

可根据对地电压来判定绝缘状况。220V直流系统两极对地电压绝对值差超过40V，48V直流系统任一极对地电压有明显变化时，应视为直流系统接地。

在实际的应用当中，直流电源一般均装设有绝缘监测装置，可以通过直流电源的显示器直接判定接地状况，是正极接地还是负极接地。若装设有支路绝缘监测装置的，还可以直接判定是哪个直流回路出现绝缘故障，以及正极和负极对地的绝缘阻值。

5直流系统绝缘故障的处理

随着直流监控技术的发展，可以很好的监测直流系统的绝缘状况，给运行维护人员发现、查找绝缘故障带来很大方便，但这并不能完全代替人工查找接地点的工作。查找直流绝缘故障的一般顺序和方法如下：

(1)通过绝缘监察装置分清接地故障的极性，并测量其绝缘电阻的大小（一般较为重要的直流系统中装设有在线绝缘监测装置，通过监控器查询，运行人员可直接了解到接地的极性、阻值及回路）；

(2)根据当时的运行方式、操作情况以及气候影响等因素，初步分析判断接地点的位置；

[p] (3)遵循先信号和照明后控制回路，先室外后室内的原则，采用分路试停的方法寻找有接地点的回路；

(4)对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路，利用“瞬时停电”的方法，查该分路中所带回路有无接地故障。断开直流时间一般不得超过3s；

(5)对于重要的直流负荷，用转移负荷法，查该分路中所带回路有无接地故障。查找直流系统接地故障，并随时与调度联系，并由二人及以上配合进行，其中一人操作，一人监护并监视表计指示及信号的变化。
利用瞬时停电的方法查找直流接地时，应按照下列顺序进行：

⑴断开现场临时工作电源；

⑵断合事故照明回路；

⑶断合防误闭锁装置回路；

⑷断合户外合闸回路；

⑸断合户内合闸回路；

⑹断合6kV～10kV控制回路；

⑺断合其他控制回路；

⑻断合主控制室信号回路；

⑼断合主控制室控制回路；

⑽断合整流装置；

⑾断合蓄电池回路。

在进行上述各项检查选择后仍未查出故障点，则应考虑同极性两点接地。当发现接地在某一回路后，有环路的应先解环，再进一步采用取保险及拆端子的办法，直至找到故障点并消除。

6查找接地故障时的注意事项

(1)停电前应采取必要的措施，以防止直流失电可能引起保护及自动装置的误动作。

(2)禁止使用灯泡寻找接地，必须使用高内阻仪表：220V的，内阻不小于20kΩ；110V的，内阻不小于10kΩ。

(3)在寻找和处理直流接地过程中，不得造成直流系统短路或另一点接地。

(4)尽量避免在高峰负荷时进行。

(5)按符合实际的图纸进行，防止拆错端子线头，防止恢复接线时遗留或接错,所拆线头应做好记录和标记。

(6)查找故障，必须二人及以上进行，防止人身触电，做好安全监护。

参考文献

[1]何永华.发电厂及变电站的二次回路（第二版）.中国电力出版社，2004-03

[2]直流电源系统运行规范国家电网公司2005-03

[3]电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求中国标准出版社2005-11■