变电站直流系统接地故障解决方案研究

李金昊

摘 要：变电站室外设备受环境因素的影响，很容易发生直流系统接地故障。根据相关案例，简要分析了查找直流接地故障点过程中遇到的一些共性问题，提出了相应的解决方案，以提升设备的安全、稳定运行水平。

关键词：变电站；直流系统接地故障；刀闸辅助接点；网络环流

中图分类号：TM862 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.115

目前，变电站直流系统线路长、分布广，所带下级负荷多，有些还存在环网供电和寄生回路，因此，很容易受到外界环境的影响，出现绝缘电阻降低的情况。直流系统对地绝缘电阻降低会直接产生直流接地故障。出现这种故障的原因主要有以下几点：①有些户外汇控柜、机构箱存在返潮现象，雨雪天气情况下存在漏水、渗水等现象；②在施工时，因为技术水平所限，导致电缆绝缘层破损，引发直流接地故障；③在设备长期运行的过程中，环境因素导致电缆老化、龟裂，进而造成直流系统接地；④设备检修时，在一次设备绝缘喷涂的过程中，工人误碰套管外电缆，导致电缆受力，与金属外壳摩擦导致电缆破损，绝缘降低；⑤在直流接地易发点，比如刀闸辅助接点、主变本体接点、SF6压力表接点，现有金属外壳防雨、防潮、抗机械外力能力不足或者更换不及时，容易导致电缆绝缘性能降低。

一旦发生直流系统接地故障，变电站全站控制和保护系统的安全、稳定运行将会受到严重影响。如果不及时排除此类故障，极有可能导致开关误动、拒动、直流电源的正负极短路，使得全站的控制部分瘫痪。此时，如果一次系统发生故障，事故范围很可能立刻扩大，引发严重的电网事故。

1 案例分析

1.1 案例1

在雨雪等潮湿气候条件下，變电站室外的刀闸辅助接点有可能发生接地。刀闸辅助接点接地通常有以下3种情况：①辅助接点上金属螺栓锈蚀。当锈蚀产生的碎屑累积到一定程度时，在潮湿的条件下，直流电源二次电缆与外壳通过碎屑导通，发生接地故障。②设备检修时，在一次设备绝缘喷涂过程中，工人误碰裸露电缆，导致电缆受力；与金属外壳摩擦，导致电缆破损，绝缘降低。③施工时，由于技术水平有限，导致电缆绝缘层破损。在潮湿条件下，电缆线芯对地电阻降低，发生直流接地故障。

针对上述情况，具体的解决方案是：①提高刀闸辅助接点防雨罩的密封性，采用接线端子抗锈蚀能力较强的辅助接点。②缩短二次电缆暴露在电缆套管之外的部分，避免二次电缆承受机械应力。同时，对连接刀闸辅助接点的二次电缆采取必要的防护措施，提高其抵抗磨损的能力。③提升施工质量。严格把控刀闸辅助接点电缆接线的施工质量。

1.2 案例2

在连续阴雨天气过后，某220 kV变电站两段直流母线的绝缘监测装置同时发出直流接地故障告警信号。绝缘监测装置显示直流接地故障的位置，该直流馈线屏直流总电源空开，断开该空开之后，故障告警信号依然存在。将其中任意一个屏各支路空开依次断电后，2个直流总电源绝缘检测装置始终同时显示直流接地故障。由此得出结论，两段直流电母线之间存在至少一处合环点，2段直流母线之间在负载内部存在网络环流。另外，该变电站当时同时发生至少2处直流接地故障。直流接地故障存在重大事故隐患，需及时处理。当时，工作人员采用非常规方法，在做好安全措施的前提下，经调度允许后，短时间内将所有室外回路直流电源断开后依次拉合，最终找到2处接地点，一处为1号主变非电量保护支路中压力释放回路，另一处为110 kV某间隔支路刀闸辅助接点回路。由于现场接地故障点多，2个直流电源之间存在网络环流，无法按照常规方式进行故障检查，而非常规检查方式需要在短时间内使全站大多数间隔保护装置同时退出运行，就只能依靠母线保护做后备保护，使该故障排查在极大的事故风险下进行。

针对这种情况，具体的解决方案是：①统一记录双回路供电负载，并做清晰标识，便于在排查直流接地故障时切断，提升故障排查效率；②保持两段直流母线的独立性，确保在各自回路之间处于电气隔离的状态，防止变电站施工过程中产生寄生回路影响直流母线的独立性。③主变本体保护接点，比如油温表，压力释放接点需着重做好加装防雨罩等防水措施，制订相关设备的评价标准，并在设备验收、设备检修时检查，及时更换绝缘水平低的设备，防止直流接地故障的发生。

1.3 案例3

在极端恶劣天气过后，某220 kV变电站站内绝缘监测装置报某220 kV线路间隔储能电源支路直流接地故障。工作人员打开该间隔储能回路电源接线后，直流接地故障报警信号依然存在。检查发现，该间隔储能电源与其标识含义不同，不仅为本间隔储能回路供电，而且它是全站220 kV间隔开关机构储能回路总电源。通过对该站220 kV间隔汇控柜储能空开分别进行拉路检查，终于确定为某220 kV间隔储能电源回路发生接地。检测发现，接地故障点位于SF6压力表。该站220 kV、110 kV部分一次设备为GIS设备，GIS设备SF6压力表与主变油温表类似，仅依靠其外壳与外界隔离。在连续阴雨天气下，其外壳渗水，导致表内直流电缆绝缘水平降低，引发直流系统接地故障。

针对这种情况，具体的解决方案是：①为全站同类型的SF6压力表加装防雨罩，或者将其安装位置移动至就近间隔室外汇控柜内，并做好其指示位置标识；②新建变电站验收或变电站改造验收时，对二次直流电源使用情况做完整、详细的标识，方便后期维护；③在条件允许的情况下，各间隔直流电源分别由各支路独立供电，或者通过增铺电缆的方式减少共用同组直流电源的间隔数。

2 方案总结

对于设备现场运行存在的直流接地共性问题，应及时与厂家反馈、协调，尽早改进厂家设备的不足，从根源上减少故障的发生。

在施工过程中，对容易留下事故隐患的环节加强质量把控，杜绝由于施工现场管理不严产生事故隐患。

在设备状态评价细则中，增加对直流接地易发生点的状态评价条目，制订相关标准，定期考核户外二次回路、仪表的设备状态，增强设备维护的针对性。

在排查直流接地故障的过程中，对于已经发现的标识不明、记录不完善的情况，应当及时记录、完善，提高故障的排查效率，降低安全事故风险。

〔编辑：白洁〕