[科普中国]-直流接地探测仪

直流接地探测仪是用于检测直流接地故障的设备，不同于传统检测方法，该设备可以在不断电的情况下进行故障检测，因此具有便捷、高效的特点，通常为可移动式。

工作原理直流接地探测仪的工作原理是在接地母线与大地之间施加一个微小的特殊信号（该信号对保护、自动装置没有影响），其电流沿着接地点方向流动。用连接在手持器上的钳子，朝接地电流方向查找，当接地电流突然消失的地方为接地点邻近点。如在支路1上探测，没有接地电流，或显示电阻很高，表示该支路没有接地。在支路2上探测，有较大的接地电流，或显示电阻较低，表示该支路接地。在d点有接地信号，在e点没有接地信号，表示接地点在d点。在整个查找过程中不需要断电，从而实现了安全、快速查找。1

设计背景在电力系统运行维护过程中，直流系统接地故障的查找与处理常常令检修人员无从下手而备感困难，有时要耗费一天甚至几天的精力。直流接地大都发生在雷雨季节，一方面一次设备有可能发生故障，需要跳闸，一般不允许断电源；另一方面，又担心再发生直流接地，造成2点或2点以上接地，导致保护误动或拒动。因而要求在不停电的情况下，快速找到接地故障点并加以排除。2

一般跳闸线圈和出口中间继电器等均接有负电，当出现直流正极接地时，有可能造成继电保护装置误动作。如果这些回路同时发生另一点接地或绝缘不良的情况，也会造成继电保护装置误动作，甚至造成断路器误跳闸。此外，由于直流系统的两点接地，还可能造成分、合闸回路短路，可能烧坏继电器的触点，在设备发生故障时造成越级跳闸，使事故范围扩大。3

结构组成手持探测器可分为信号发生部分和支路探测部分，硬件由电源模块、信号调理模块、AD转换模块、LCD显示模块、IrDA通信模块和语音提示模块组成。其硬件结构图见图2所示 。4

信号发生部分信号发生部分是将直流系统电压通过分压后进入AD采集，采集的信号经过光耦隔离后传至单片机，单片机分析电压信号后计算接地电阻大小，判断是否接地，如果接地则通过继电器选择平衡电阻的大小，并将交替将平衡电阻接到直流系统的电源正、负和地之间。该部分的难点在于如何确定输出平衡电阻的大小，因为输出的平衡电阻过大即导入到直流系统的接地电阻过大，这将引起直流系统的不稳定；输出的平衡电阻过小，则探测器部分检测到的信号太小，不足够做出判断。一般经验取值是探测器检测部分检测到的电流平均波动不能超过2mA。5

支路探测部分支路探测部分中直流钳表将支路电流信号送入AD采集单元，通过CPU运用小波分析方法，将被测电流的变动周期计算出来，如果和信号发生器发出的低频信号相同频率，则可以肯定该支路中存在对地漏电阻，然后统计被测电流的波动大小，估算出漏电阻的大小。5

可探测故障形式单回线供电接地单回线供电接地较简单，如图1所示。2号支路D点经过电阻R接地，造成负极电压较低，查找方法如工作原理部分所述。1

双回路供电接地如图3所示，当母联开关合上时，就变为双回线供电，在a点发生接地时，接地电流分别由2条并联支路流过，最后集中在a点。双回线供电可靠性高，但2条线的负荷电流是不确定的，采用双钳子查找接地，以抵消负荷干扰。1

环网供电接地大多数变电站的跳合闸回路采用环网供电，以增加供电可靠性。如在环网线上a点经电阻R接地，则在环网线上任一点的接地电流都是相同的，单以接地电流大小来判断，是无法找到接地点的，必须具有方向判别功能才能正确找到接地点。如图4，b点与c点的电流相反，则之间的a点一定是接地点。1

Ⅰ、Ⅱ段串电接地Ⅰ、Ⅱ段串电一般是由施工造成的，有正极串电、负极串电以及正负极串电。 以图5中Ⅰ、Ⅱ段负极串电为例，母联开关断开，2段分段运行。 当Ⅱ段负极发生接地时，用万用表测量Ⅰ、Ⅱ段负极对地电压均相等，且降低，表明Ⅰ、Ⅱ段串电接地。 用具有方向功能的ZJ3T手持器测量，其显示方向指母线的回路为串电，如图中端子W102和W02回路点，查接地点方法同前。1

正、负极均等电阻接地正、负极均等电阻接地后，正、负极对地电压是平衡的，一些采用平衡桥原理的绝缘监测装置无法发现直流接地故障，这给继电保护装置埋下了重大安全隐患。 如图6所示，正、负极分别经a，b接地点（1kΩ电阻）接地，正、负极对地电压均为110V，当跳闸继电器的回路再经c接地时，电流经过正极接地电阻启动KTR跳闸继电器，会误跳断路器。为了避免这种情况，要选用无动作死区的能直接测量电阻值的绝缘监测继电器。 用ZJ3T查找直流接地时，相当于找2点接点，可以先找正极接地，处理后，再找负极接地。1

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所