一、直流系统接地故障概述

1.1 什么是接地故障？

直流系统接地故障是指系统中正极或负极一侧与地之间发生了电气连接，造成电流部分或全部通过非正常路径（即“地”）流动的现象。

1.2 接地故障的影响

• 系统绝缘水平下降，存在电击、短路风险

• 控制逻辑失效，继电保护误动或拒动

• 通信中断，造成监控系统数据丢失

• 长期运行可能导致蓄电池损坏

二、直流系统接地故障的类型

2.1 单点接地故障

最常见的故障类型，表现为正极或负极与地形成单点连接。其特征是系统仍可运行，但存在安全隐患。

2.2 双点接地（跨极接地）

正极与负极同时接地，形成闭合回路，会导致严重短路和设备损坏。

2.3 交叉接地

不同支路或不同电压等级系统间出现接地引起的干扰性回路，常见于控制系统中。

三、常见接地故障原因分析

3.1 绝缘老化

导线、设备的绝缘层随着使用年限的增加，受热、受潮或机械磨损逐渐退化，导致漏电甚至直接接地。

3.2 外力破坏

如电缆受挤压、切割、啮咬等外部因素破坏，引发电缆与地之间的连接。

3.3 潮湿与污染

电缆桥架、配电箱、端子排长期处于潮湿或灰尘积聚状态，会造成绝缘降低，产生泄漏电流或击穿现象。

3.4 接线不规范

直流系统中某些设备因接地设计不合理或人工误操作而使负极或正极直接接地。

3.5 电化学腐蚀

特别是在化工厂或矿区，导体暴露在酸性或碱性环境中，易发生腐蚀，导致导体外露接地。

四、直流接地故障检测方法

4.1 电压法

测量系统对地电压的变化，若某一极性对地电压接近0V，则可能为该极接地。

4.2 分压法（电阻法）

在系统中串联电阻，通过测量电阻上的压降判断是否存在接地。

4.3 绝缘监测装置（IMD）

实时监测系统对地绝缘状态，具备报警功能，适合关键控制系统。

4.4 电桥法（电阻平衡法）

使用电桥电路对系统电阻平衡状态进行判断，适用于中小型直流系统。

4.5 巡检法

通过人工或红外、超声波仪器定期检测绝缘状态，可查找隐患点。

五、直流接地故障的处理措施

5.1 确定接地位置

结合监测装置数据与现场巡查，采用“断支路法”逐个隔离排查。

5.2 临时隔离接地支路

在无法短时间内处理故障的情况下，可临时断开接地支路，确保系统不进一步恶化。

5.3 维修与更换

对于老化电缆、故障设备或污染严重部件，及时进行更换或清理。

5.4 进行系统接地电阻测试

确保接地系统满足设计规范，避免因接地电阻过高造成电位漂移。

六、防止接地故障的措施与建议

6.1 加强设计阶段的接地规范

• 采用双重绝缘结构

• 使用屏蔽电缆

• 设计合理的接地极与接地网

6.2 定期维护与检测

• 每年进行系统绝缘测试

• 清洁端子排与设备壳体

• 检查潮湿区域的防水、防腐措施

6.3 安装绝缘监测系统

对关键直流回路安装智能监测设备，可远程报警与数据记录。

6.4 培训操作人员

提升维护人员识别、判断接地故障的能力，避免人为操作引入隐患。

七、工程案例分析

案例：某变电站直流系统负极接地引发误动

背景：

某110kV变电站直流系统出现接地报警，操作员未及时处理，造成保护装置误动，断路器跳闸。

原因：

控制电缆老化受潮，负极接地；且站内未安装绝缘监测装置，未能及时发现。

结果：

造成110kV母线失压，影响供电稳定。

总结：

• 加强巡检制度

• 增设绝缘监测

• 更换老化电缆

八、结语

直流系统接地故障虽不如交流系统那般常见，但其隐蔽性、破坏性更强。本文从故障类型、成因、检测手段到处理和预防措施进行了全面梳理。工程实践表明，建立完善的故障检测与管理机制，是保障直流系统稳定运行的关键。