6 kV开关所直流系统接地故障分析及处理探讨

索 雷

（北京京能电力股份有限公司石景山热电厂，北京 100041）

0 引 言

直流系统在6 kV开关所中具有重要作用，与人体器官相比，直流系统就像是6 kV开关所的心脏，主要控制着系统的正常运行，为6 kV开关所提供所需要的动力。直流系统的优势就是能为6 kV开关所中的多个零件提供电能动力，它并不仅仅是一个单独的电源系统，而是具有较高电能的多元电源系统。直流系统在不受干扰的情况下运行比较稳定，但在实际的运行中很容易受到各种影响，如内部的设备和回路等，从而出现故障问题。直流接地是最常见的故障之一，会影响直流系统的运行，严重的还会引发安全事故。为了更好地解决该故障，避免出现更严重的后果，需要分析引发故障的原因，并提出解决对策，保证6 kV开关所的正常运行。

1 直流系统的结构组成和作用分析

1.1 直流系统的结构组成

直流系统的结构组成较多也比较复杂，包括蓄电池组、充放电装置、端电池调整器、绝缘监察装置、闪光装置、电压监察装置、直流母线、交流机组以及直流负载等[1]。通常，一个完整的充电柜一般需要若干台高频电源模块来构成，主要是因为其自身的优势，不仅充电速度快，操作简便，而且故障风险也低，已经被广泛应用到变电站和火电厂等电力系统中。另外，充电柜的内部各个组成系统之间是相互独立的，一个模块出现故障不会影响其他模块的正常运行，对6 kV开关所的直流系统也不会造成影响。还有一个重要的原因是发生故障时会有蓄电池为直流系统提供所需的电能，只需将产生故障的模块单独取下来即可，不影响整个系统的正常运转。

近几年来，我国科技发展迅速，电气设备制造水平也逐渐上升，随着制造工艺水平的提高，对6 kV开关所也进行了优化改进。6 kV开关所直流系统目前除了直流电动机负荷以外，发生冲击负荷的概率非常小，尤其在直流系统控制开关回路中，电流较低的储能电机和分合闸线圈对系统的影响较小[2]。由于对分合闸线圈影响较低，因此越来越多的变电站和火电厂取消了对分合闸线圈的设置，只重视其母线的控制。通过优化直流系统，也逐渐剔除了系统中的降压模块。监控模块的作用非常大，是直流系统中充电模块和蓄电池组的总指挥，能够根据系统的参数设置对出现故障的直流系统进行及时地监控和反馈，并将监测的数据信息上传到DCS等信息处理上位机模块中，方便变电站和火电厂等相关工作人员查看，并及时采取相应的故障处理措施。

1.2 直流系统的作用

直流系统的作用非常多，在电力系统、变电站以及发电厂中的主要作用是控制装置和续电保护装置，为相关的设备实施提供可靠的直流电源，另外还可以作为事故照明电源和现场操作电源[3]。变电站与火电厂中的直流系统发挥了重要的作用，直流系统的可靠性强，通过可靠的直流系统可以为变电站和火电厂等提供稳定且安全性高的电能，保证其正常运行。

2 6 kV开关所直流系统常见的接地故障及危害分析

在6 kV开关所中不可避免会出现各种故障问题，然而在运行中系统接地故障是比较常见的，发生该故障时需要及时进行处理，否则很可能会造成两点接地故障问题，不仅会使直流系统发生短路，损害系统设备，而且严重的还可能会造成安全事故，给企业带来严重的经济损失[4]。为了尽可能避免问题的发生，需要详细地探讨和分析可能造成该问题的原因，加强防范措施。常见的直流系统接地故障及危害如表1所示。

表1 常见的直流系统接地故障及危害

2.1 单点直接接地故障

一般情况下，6 kV开关所直流系统内部中通常只有一点与地面相接，而且因为其接地电阻小于1 kΩ，所以也是比较频发的故障。产生此故障的原因是单个机构箱或者二次接线盒密封性差，在出现漏水情况下对带电的二次芯片没有进行绝缘处理。

2.2 单点绝缘降低故障

在6 kV开关所中一点与地面相接且电阻大于1 kΩ时会导致接地不良，采用接地查找仪进行查找，信号强度差对实际的查找工作难度较大。对于出现单点绝缘降低的故障问题，通常情况下是电源等元件绝缘性降低或者存在漏水而导致的。

2.3 多点绝缘降低故障

在6 kV开关所中同时有多点与地面接触，接地电阻超出标准承受量，使用接地查找仪不能准确找出故障的原因。这种类型的接地故障一般是由电线使用年限较长出现老化而引起的接地绝缘降低，该问题还会导致多个设备出现故障。

2.4 寄生回路直流接地故障

寄生回路接地故障一般很难找出引发故障的原因。该故障是指点与地相接，多个不同的电源同时为接地点电源提供电能，使用信号较差的接地查找仪只能发现多条直流寄生回路与地面相接，但不能准确发现故障，加大了故障的寻找难度。

3 导致直流系统接地故障的原因

3.1 恶劣天气引发的接地故障

当出现恶劣天气时，如暴雨天气，6 kV开关所系统在户外的设备没有进行密封操作或者设备的密封盒密封性能较差，导致雨水渗入到设备密封盒的内部使设备的接线头与外壳发生连接，从而引发接地故障[5]。

3.2 接线头出现松动引发的接地故障

6 kV开关所构成较多，其中直流系统断路器机构箱和开关柜在进行工作时，由于长时期的开和关容易受到震动从而导致上面的螺丝出现松动，接线头容易受到震动影响而发生移位，与其中的金属零件发生接触，产生故障。

3.3 动物破坏引发的接地故障

6 kV开关所在户外的设备密封性较弱，而设备外部的绝缘体因长期被老鼠等动物啃噬，就会使其绝缘性降低，从而引发接地故障。动物破坏造成的故障较为常见，因此需要加强对设备绝缘体的保护。

4 6 kV开关所直流系统接地故障的处理方法

4.1 安装直流系统接地故障检测保护装置

图1是直流系统接地故障检测保护装置。针对6 kV开关所出现的接地故障问题，为了更好地避免发生故障，可以安装故障检测装置，检测可能出现的故障，并通过直流接地信号来实时地对设备进行故障监测，方便查找故障[6]。根据检测的故障结果安装接地保护装置，对设备进行保护。

图1 直流系统接地故障检测保护装置

4.2 借助先进的查找仪器进行定位处理

随着技术的不断发展，为了更准确的找出故障因素，在不切断直流系统各分布回路电源的情况下，可以采用互感器等先进的查找仪器对直流系统分布的导线进行接地检测，并设置故障预警。当检测出故障时可以及时向工作人员发出警报，并及时进行检修。借助先进的检测仪器可以大大减少接地故障的发生，从而提高6 kV开关所直流系统的运行水平[7,8]。

4.3 直流系统金属接地故障的处理

对于直流系统金属接地故障的处理，往往采纳的方法是回路法，通常也会借助内部的监测设备和万用表来对接地故障进行定位和处理。随着技术水平的不断提高，直流系统的监测设备也不断优化升级，在金属接地故障中的应用越来越成熟，为6 kV开关所直流系统运行提供了保障。

4.4 接地故障处理过程中的注意要点

首先要注意的是在直流系统运行负荷高峰期的处理，为了避免发生误判，需要对接地故障信号进行综合判断，根据监测设备指示信号、万用表以及电压指示等进行统一的判断。其次需要注意的是为防止人为原因造成的短路或者一点接地引起的继电保护和自动装置误动作，在瞬间切断直流系统电源时，应该提前申请调度，并在通过申请后的3 s内迅速完成操作[9,10]。最后查找直流系统接地故障时需要两个人共同完成，为了避免出现触电事故还需要做好相应的安全防护工作，保证6 kV开关所直流系统的稳定运行。

5 结 论

6 kV开关所直流系统的导线分布较多，范围较广，受到恶劣天气和导线老化等因素的影响会使暴露在外面的部分绝缘性能下降，从而导致出现接地故障。为了准确找出故障位置和故障原因，通过安装故障监测装置，借助先进的仪器等对故障进行精准定位，从而及时采取处理措施，保证6 kV开关所直流系统的稳定运行。