1直流系统接地故障成因及危害
直流系统支路复杂，电缆结构复杂，室外和室内部件容易受到环境、设备、人、动物等因素的影响，造成直流接地故障。(1)环境因素引起的直流接地;。大雨、高湿度和昼夜温差大可能增加湿度，引起箱内露水、电缆沟水等问题，影响直流系统的绝缘性能，导致直流接地故障。(2)设备因素引起的直流接地。设计不合理、绝缘质量差、长期运行引起的绝缘老化以及寄生回路等因素都会引起直流接地故障。(3)工作人员自身操作引起的直流接地。在设备技术改造或新站建设过程中，接线人员二次电缆绝缘绕组不完整、电缆损坏导致金属套管意外碰撞、施工人员操作错误等现象都会引起直流接地。(4)其他不可抗力因素引起的直流接地故障。譬如，因为现场的不同气候环境，直流接地故障可由小动物引起，例如变电站内小动物的密封圈受损、小动物爬进操作设备导致导电元件松动脱落、小动物咬电缆等。
2直流系统接地故障检测方法
2.1拉路法及负荷转移法
直流接地采用拉路法是目前最常用、最直观的处理方法。本实用新型具有成本低、操作方便等优点。接地后，工作人员赶到现场，对直流馈线断路器依次进行测试和拉拔。断开断路器后，接地故障报警消失，绝缘恢复正常，可判断支路有接地点。绘图方法需要两个人同时操作。每个分支不应超过3秒，并应遵循室外优先、室内优先、次优先、主次分明的原则。该方法要求变电站直流设备的电源短时间间歇连接，威胁到变电站的安全运行。为此，一些学者提出了支路负荷转移的方法，即采用直流系统中双母线的形式，两个母线来自不同的供电点，在两个母线之间切换支路负荷，从而达到在不停电的情况下找到丢失位置的目的。然而，这种负荷转移方法只适用于双母线接线方式，不适用于只有单母线接线的变电站。无论是拉路法还是支路转负荷法都需要手动开关直流空气开关，工作量大，不适合现场控制，现场人员很多依赖经验。在直流负荷试拉或开关过程中，存在着失地、误操作或器件拒绝等风险，不利于电网的顺利运行。
2.2电桥法
在以往的直流绝缘检测工作当中，通常使用电桥法这种检测方案，其工作原理如图1所示。R1、R2是人造电阻，R1 = R2；Rp、Rn分别是正负极的接地绝缘电阻，当绝缘正常时，接地绝缘电阻是无限大的。R1、R2、Rp、Rn构成检测桥。当系统绝缘状况处于正常水平时，桥式平衡，信号继电器KS无电流流动。当系统正接地或负接地时，电桥出线失衡，电流利用信号继电器KS，当电流的变化幅度超过固定值时，就会发出报警信号。
图1 平衡电桥方案原理图
平衡电桥方案可以检测母线的正负绝缘，如果正负绝缘出现同时降低的状况，就表示可能出现了器件丢失的问题；如果正负绝缘电阻处于正常范围，但出现差异过大的状况时，就说明存在器件误报的问题。本文提出了一种不平衡桥梁的解法。根据不平衡电桥原理，在直流系统中交替开关两个检测电阻，实现母线绝缘的检测。设计了一种双桥不平衡检测装置。可以利用开关控制的方法将不平衡母线进行双次连接，并通过电阻端子的电压采样两次计算母线绝缘，克服了传统电桥法的缺点。无论是平衡桥还是不平衡桥，目前仅用于监测母线的绝缘状况，不能实现支路的检测，因此，桥式检测方法往往与其他方法相结合，形成一个绝缘检测系统，实现对母线和支路的绝缘检测。
2.3信号注入法及其改进
现如今所使用的信号注入法的工作原理是当接地故障被有效检测出后对直流系统进行信号注入，利用支路电流传感器收集各通道的电流流量来确定接地之路。通常情况下，信号注入法又分为低频信号输入法和双频信号注入法，其中低频信号注入使用的频率较高。在出现接地故障之后，利用低频信号发生器。向直流系统注入10-30hz 电流。这时低频信号会在阻抗最低的路径上出现回路现象，然后根据收集到的支路电流对接地之路进行详细的定位，这一种方法需要对直流系统注入低频分量，增加了直流系统的电压纹波系数，对直流系统的稳定性有一定的影响。随着开关电源和数字信号处理器(dsp)的有效发展，变电站充电设备通常都使用高频开关电源。在每台设备的电源板上安装共模电容器及其它抑制电磁干扰的措施，导致直流系统对地电容增大，对支路电流检测的结果产生了较大的影响。除此之外，谐波、公平、变压器噪声等干扰都会对低频注入法产生影响。
2.4漏电流检测法及其改进
漏电流检测法又称差动电流法，常用于支路接地故障测距，即通过直流漏电流传感器对各支路的漏电流展开检测，如图2所示。当系统正常时，漏电流传感器电流与输出电流相等，差动电流Id为零，不产生支路接地信号。当支路正接地或负接地时，传感器输入输出电流的差值Id通过接地电阻Rd和桥臂电阻R形成一条路径，根据该路径计算支路接地电阻。当正负支路同时接地时，通过控制Sp、Sn接地电阻和接地电流，可以准确地计算出正负接地电阻。漏电检测法与信号注入法相比的优势是，漏电检测法缩减了向系统注入信号这一环节，能够降低对系统的干扰程度，从而大大降低了支路分配容量的影响。这种方法除了具有优点外，还有许多缺点。那就是漏电流检测法的结果会受桥臂检测电阻电阻值的影响。
图2漏电流法方案原理图
通过对漏电流检测法进行深入研究与改进，再结合平衡电桥理论，提出了一种基于双平衡电桥理论的直流泄漏电流检测方法，该方法通过分别计算母线和支路绝缘电阻的方式，能够大幅度的降低，因为传感器零点漂移所发生的误报和泄露现象的概率。但还需注意的是，这种方法对开关电阻、传感器精度和抗干扰能力要提出了更高的要求。除此之外，还总结出了一种基于动态差分法和直流漏电流法的检测方法，可以有效地减少开关的控制量，在直流漏电流法中，利用动态差分法的原理，再通过双电阻开关法对母线和支路的绝缘电阻进行计算。它具有无死区、无分布电容影响、多分支接地故障同时检测、无零漂传感器影响等优点。该方案已在黑龙江河港电力公司110kv 宝泉岭变电站投入运行。
结语
直流系统是变电站安全稳定运行的重要保证。本文总结了绘图法、负载传递法、电桥法、信号注入法、漏电流法以及相应的改进方案。所有的方法都有优点和缺点。在实际工程应用中，我们可以充分利用各种方法的优点，结合各种方法的优点，采用快速检测方法结合各种方案，确保准确检测绝缘状况，实现接地故障的准确定位。
参考文献
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