摘 要：直流系統(tǒng)在電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)中承擔(dān)著較為重要的作用，在交流電源停電后，能繼續(xù)為重要負(fù)荷供電，當(dāng)發(fā)生接地故障后，應(yīng)迅速分析、判斷，并作出正確處理。本文對(duì)某一直流電源電路進(jìn)行了三個(gè)接地點(diǎn)的接地故障分析，重點(diǎn)對(duì)發(fā)生各種故障情況下電路運(yùn)行進(jìn)行了詳細(xì)分析。根據(jù)分析，找出了查找接地故障點(diǎn)的幾種方法，首先利用測(cè)量正負(fù)極對(duì)地電壓判別接地故障的極性，再用拉合回路法或注入低頻交流法，查找具體的故障支路，并須在較短時(shí)間內(nèi)處理完成，以確保直流系統(tǒng)的繼續(xù)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)；接地；分析；查找；低頻交流信號(hào)

直流電源作為輔助工作電源和穩(wěn)定電壓電源，在交流電源停電后，能繼續(xù)為重要負(fù)荷供電，如醫(yī)院、鐵路、電廠等重要場(chǎng)所。直流系統(tǒng)的可靠、安全運(yùn)行，直接影響重要場(chǎng)所的正常生產(chǎn)。本文將對(duì)實(shí)際應(yīng)用較多電壓等級(jí)的220V直流電源接地回來(lái)進(jìn)行分析，并對(duì)接地后的處理進(jìn)行敘述。

1 電路基本情況

如圖1，是220V直流系統(tǒng)及其負(fù)荷圖。圖中所示d1、d2、d3為三個(gè)不同的接地故障點(diǎn)（本文分析金屬性接地）。該電路圖，電源為直流電源220V，有四路負(fù)荷，分別是負(fù)荷1、負(fù)荷2、負(fù)荷3、負(fù)荷4，每路負(fù)荷帶一組開(kāi)關(guān)，負(fù)荷1至負(fù)荷4分別由開(kāi)關(guān)K1K1′、K2K2′、K3K3′、K4K4′控制。

2 各接地故障點(diǎn)分析

（1）當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生d1點(diǎn)故障短路時(shí)，電源正極接地故障。按照電路基礎(chǔ)知識(shí)，我們知道：正極接地，則該電路正極電壓U+=0V，由于負(fù)極未接地，U-=0-220=-220V。根據(jù)直流電路分析，在負(fù)荷1至負(fù)荷4的兩端，仍然為220V電壓，各負(fù)荷供電電壓正常，由于電路接通，所以，電路不受影響。

（2）當(dāng)電路發(fā)生d2點(diǎn)故障短路時(shí)，電源負(fù)極接地故障。按照電路基礎(chǔ)知識(shí)，我們知道：負(fù)極接地，則該電路負(fù)極電壓U- =0V，由于正極未接地，U+=220-0=220V。根據(jù)電路基礎(chǔ)知識(shí)，在負(fù)荷1至負(fù)荷4的兩端，仍然為220V電壓，各負(fù)荷供電電壓正常，由于電路接通，所以，電路不受影響。

（3）同理，當(dāng)電路發(fā)生d3點(diǎn)故障短路時(shí)，與d1點(diǎn)一致，電路運(yùn)行不受影響。

（4）當(dāng)電路同時(shí)發(fā)生d1點(diǎn)、d2點(diǎn)短路故障時(shí)，如圖2所示。

此時(shí)，由于d1點(diǎn)、d2點(diǎn)均接地，相當(dāng)于在兩個(gè)接地點(diǎn)間短接。根據(jù)歐姆定理，電壓220V、電阻為零，電流無(wú)窮大，電源開(kāi)關(guān)跳閘、熔斷器熔斷，如開(kāi)關(guān)跳閘及熔斷器熔斷失敗，還可能燒損電源及電纜絕緣等，非常危險(xiǎn)。而該回路中的負(fù)荷1至負(fù)荷4，由于兩側(cè)電壓均為零，沒(méi)有電流流過(guò)。

（5）當(dāng)電路同時(shí)發(fā)生d2點(diǎn)、d3點(diǎn)短路故障時(shí)，與同時(shí)發(fā)生d1點(diǎn)、d2點(diǎn)短路故障一致。將使開(kāi)關(guān)跳閘、熔斷器熔斷，危及電源及電路絕緣等，非常危險(xiǎn)，而該回路中的負(fù)荷1至負(fù)荷4，由于兩側(cè)電壓均為零，沒(méi)有電流流過(guò)。

（6）當(dāng)電路同時(shí)發(fā)生d1點(diǎn)、d3點(diǎn)故障短路時(shí)，由于兩故障點(diǎn)均在正極，與d1點(diǎn)或d3點(diǎn)發(fā)生單點(diǎn)故障一致，在負(fù)荷1至負(fù)荷4的兩端，仍然為220V電壓，各負(fù)荷供電電壓正常，由于電路接通，所以，電路不受影響。

3 接地危害

經(jīng)過(guò)以上對(duì)各接地點(diǎn)分析，當(dāng)直流電源發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)，電路供電不受影響，但由于發(fā)生正負(fù)極兩點(diǎn)短路，可能導(dǎo)致燒損電源及其電路絕緣，為避免發(fā)生事故風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)立即斷開(kāi)故障負(fù)荷。如本電源回路中，當(dāng)發(fā)生d1點(diǎn)或d2點(diǎn)或d3點(diǎn)單點(diǎn)接地故障時(shí)，應(yīng)盡快地想辦法對(duì)應(yīng)斷開(kāi)K1K1′、K2K2′和K4K4′，避免發(fā)生d1點(diǎn)、d2點(diǎn)同時(shí)接地短路或d2點(diǎn)、d3點(diǎn)同時(shí)接地短路故障。

由此，當(dāng)發(fā)生同極性的兩點(diǎn)短路，可能短路的兩點(diǎn)直接短接了該回路的繼電器節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。當(dāng)發(fā)生正負(fù)極兩點(diǎn)短路，除可能導(dǎo)致電源熔斷器熔斷外，還會(huì)導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)。所以，直流系統(tǒng)運(yùn)行種，必須避免發(fā)生兩點(diǎn)接地故障。

4 接地點(diǎn)查找

（1）根據(jù)直流系統(tǒng)接地報(bào)警，關(guān)鍵是盡快查出接地性質(zhì)與接地支路。正常運(yùn)行時(shí)，正極對(duì)地電壓為110V，負(fù)極對(duì)地電壓為-110V。當(dāng)發(fā)生單點(diǎn)非金屬性接地時(shí)，相應(yīng)正極或負(fù)極對(duì)地電壓降減少，另一負(fù)極或正極對(duì)地電壓升高，例如：當(dāng)正極對(duì)地發(fā)生單點(diǎn)非金屬性接地時(shí)，則U+﹤110V、U-﹥110V，據(jù)此，判斷故障性質(zhì)為正極單點(diǎn)接地。當(dāng)發(fā)生單點(diǎn)金屬性接地時(shí)，相應(yīng)正極或負(fù)極對(duì)地電壓為零，另一負(fù)極或正極對(duì)地電壓為220V，例如：當(dāng)正極對(duì)地發(fā)生單點(diǎn)金屬性接地時(shí)，則U+=0V、U-=-220V，據(jù)此，判斷故障性質(zhì)為正極單點(diǎn)接地。

（2）通過(guò)拉合開(kāi)關(guān)，判斷接地支路，也稱(chēng)“拉路法”。就是停掉該回路的直流電源，停電時(shí)間應(yīng)小于3秒，一般先從信號(hào)回路、照明回路，再操作回路、保護(hù)回路等。逐項(xiàng)拉合支路開(kāi)關(guān)，每次觀察直流屏的監(jiān)控單元情況，如果當(dāng)拉開(kāi)某路后告警信號(hào)消失，再次合上該路開(kāi)關(guān)，告警信號(hào)再次出現(xiàn)，則斷定此支路接地。當(dāng)確定了接地點(diǎn)的回路范圍后，再根據(jù)回路中可能接地的線(xiàn)路和設(shè)備，逐步縮小查找范圍，直至找出接地點(diǎn)。一般情況下，潮濕污穢地方的電氣設(shè)備元件容易發(fā)生非金屬性接地。

（3）低頻交流信號(hào)注入法查找。該方法是將低頻低電壓的交流信號(hào)注入直流系統(tǒng)，當(dāng)直流系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，正負(fù)極的電流方向相反、大小相等，所以任一支路測(cè)得的電流和為零；當(dāng)直流系統(tǒng)支路有接地故障時(shí)，在該故障支路能測(cè)出低頻接地電流，由此，計(jì)算出接地電阻，從而判斷接地支路。該方法查找主要使用便攜式直流接地定位裝置、絕緣監(jiān)測(cè)裝置等儀器。

5 結(jié)論

由于直流系統(tǒng)接地對(duì)電力系統(tǒng)的危險(xiǎn)性大，國(guó)家、電力行業(yè)及企業(yè)在安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益等方面要求越來(lái)越高，當(dāng)發(fā)生接地后，利用本文提到的分析及查找方法，符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，能快速查找故障點(diǎn)，以避免故障擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉維，王立君.淺談電力系統(tǒng)直流系統(tǒng)接地分析及處理.內(nèi)蒙古石油化工，2013-11-30.

作者簡(jiǎn)介：楊濘鍇（2000-），男，就讀華西中學(xué)。