仪电知识||电源接地故障对工厂的电气系统产生哪些影响及排查方法

电源接地故障可能会对整个工厂的电气系统在多个方面产生影响，具体如下：

短路与过流问题

• 引发短路故障

：电源接地故障可能会破坏电气系统的正常回路，使电流不经过正常的负载路径，而是通过接地路径形成短路。这会导致瞬间电流急剧增大，可能远远超过电气设备和线路的额定电流。

• 损坏电气设备

：短路产生的过流会使电气设备承受巨大的电动力和热量。例如，电动机可能会因为过流而烧毁绕组，变压器可能会出现绕组变形、绝缘损坏等问题，开关设备可能会因为无法承受过流而发生触头熔焊、脱扣机构损坏等故障。

• 影响线路安全

：过流会使输电线路的温度迅速升高，加速线路绝缘老化，甚至可能使绝缘层熔化，引发线路短路和火灾等严重事故。

电压异常波动

• 接地相电压降低
• ：在中性点不接地系统中，当发生单相电源接地故障时，接地相的电压会降低，非接地相的电压则会升高到线电压水平。这种电压的不平衡会对电气设备的绝缘造成额外的压力，长期运行可能导致绝缘击穿。
• 影响供电质量
• ：电压的异常波动会导致工厂内的一些对电压稳定性要求较高的设备无法正常工作。例如，精密仪器可能会出现测量误差增大、控制系统可能会出现误动作，变频器可能会因为电压异常而保护停机等。

保护装置动作

• 引发保护误动作
• ：接地故障可能会使电流、电压等电气量发生变化，导致保护装置误动作。例如，接地故障产生的零序电流可能会使零序保护装置误跳闸，将正常运行的线路或设备切断，扩大停电范围，影响工厂的正常生产。
• 保护拒动风险
• ：如果接地故障电流较小，或者保护装置的整定值设置不合理、设备本身存在故障等，可能会导致保护装置拒动。这会使故障持续存在，进一步扩大故障范围，对电气系统造成更严重的损坏。

电磁干扰问题

• 产生电磁噪声
• ：电源接地故障会引起电流的异常变化，从而在周围空间产生交变的电磁场。这些电磁场会对附近的通信线路、控制信号线路等产生电磁干扰，导致通信信号失真、控制信号错误等问题。
• 影响电子设备运行
• ：工厂中的一些电子设备，如 PLC、DCS 系统等，对电磁环境较为敏感。电磁干扰可能会使这些设备的内部逻辑混乱，出现数据错误、程序运行异常等问题，影响整个生产过程的自动化控制和监测。

跨步电压与接触电压危害

• 形成跨步电压
• ：当电源接地故障发生时，接地电流会通过接地体向大地扩散，在地面上形成不同的电位分布。在接地体附近，人体两脚之间可能会出现跨步电压。当人员进入跨步电压区域时，可能会发生触电事故，对人身安全造成威胁。
• 产生接触电压
• ：如果电气设备的金属外壳因电源接地故障而带电，当人体接触到设备外壳时，就会受到接触电压的作用，同样可能导致触电事故。

电源接地故障的排查方法有哪些？

电源接地故障的排查需要综合运用多种方法，以下为你详细介绍常见的排查手段：

直观检查法

• 外观检查
• ：对电气设备和线路进行全面的外观检查，查看是否有明显的破损、烧焦、受潮等迹象。重点检查电源线、电缆的外皮是否有破损，接线端子是否松动、氧化，电气设备的外壳是否有变形、开裂等情况。例如，在检查过程中发现某段电缆的外皮被划破，且有明显的接地痕迹，那么很可能故障点就在此处。
• 设备运行状态检查
• ：观察电气设备的运行状态，是否有异常的声响、振动、发热等现象。如果某台设备在接地故障发生后出现异常，可能该设备与接地故障有关。比如，电动机在运行中突然出现异常的嗡嗡声，且外壳发热，可能是电动机的电源线路存在接地故障。

绝缘电阻测试法

• 整体测试
• ：使用绝缘电阻测试仪对整个电气系统或某一回路的绝缘电阻进行测量。一般来说，电气设备和线路的绝缘电阻值应符合相关标准要求。如果测量得到的绝缘电阻值明显低于正常范围，说明该系统或回路可能存在接地故障。例如，正常情况下某回路的绝缘电阻值应在几百兆欧以上，而实际测量值只有几兆欧，就需要进一步排查故障点。
• 分段测试
• ：当整体绝缘电阻测试结果异常时，可以将电气系统或回路进行分段，然后分别测量各段的绝缘电阻。通过逐步缩小范围，确定故障所在的具体段落。比如，将一条长电缆分成若干段，依次测量每段的绝缘电阻，找出绝缘电阻值较低的那一段，再对该段进行更细致的检查。

接地电流测量法

• 钳形电流表测量
• ：使用钳形电流表测量电气线路中的接地电流。在正常情况下，接地电流应该非常小。如果测量到的接地电流明显增大，说明线路存在接地故障。可以沿着线路的走向移动钳形电流表，观察接地电流的变化情况。当接地电流突然增大的位置，可能就是故障点所在的位置。
• 零序电流互感器测量
• ：在一些三相系统中，可以安装零序电流互感器来测量零序电流。当发生单相接地故障时，会产生零序电流。通过监测零序电流的大小和变化，可以判断是否存在接地故障，并大致确定故障的范围。

试拉法

• 适用于多回路系统
• ：对于具有多个回路的电气系统，可以采用试拉法来排查接地故障。依次拉开各个回路的开关，观察接地故障是否消失。如果拉开某一回路的开关后，接地故障消失，说明故障点就在该回路中。然后再对该回路进行进一步的排查。但试拉法需要谨慎操作，避免对正常运行的设备造成影响。

仪器检测法

• 电缆故障测试仪
• ：对于电缆线路的接地故障，可以使用电缆故障测试仪进行检测。该仪器可以通过发射脉冲信号，根据信号在电缆中的反射情况来判断故障点的位置。常用的测试方法有脉冲反射法、跨步电压法等。在使用电缆故障测试仪时，要根据电缆的类型和故障情况选择合适的测试方法和参数。
• 接地故障定位仪
• ：专门用于定位接地故障点的仪器，它可以通过检测接地电流的分布和变化，精确地确定故障点的位置。这种仪器操作相对简便，定位精度较高，能够快速有效地排查接地故障。