換流站低壓直流系統接地故障及應對措施

黃瑤玲，吳 萍，鄭 華，陳 瑤，姚其新

（國網湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430050）

0 引言

低壓直流系統作為換流站站用電系統的重要部分，它是一個獨立的系統，不受換流站直流輸電系統運行方式的影響，為直流輸電系統的控制系統、繼電保護、自動裝置、SCADA監控系統等提供可靠穩定的工作電源，直接影響整個直流輸電系統及交流系統的安全穩定運行。

本文通過葛洲壩換流站的直流接地故障案例，分析了換流站內低壓直流系統接地故障發生的主要原因為室外電纜或端子箱因施工工藝不良或設計不合理導致密封不嚴，電纜受潮絕緣減低發生直流接地，并針對此類情況所采取的一系列治理措施。

1 故障案例及原因分析

2017年8月葛洲壩換流站監控系統頻發110 V直流I母、Ⅱ母絕緣接地，經現場檢查控制樓一樓站用電室內智能直流絕緣檢測裝置，發現110 V直流正電壓為6 V，負電壓為-111 V,直流系統存在正接地。隨后對智能直流絕緣檢測裝置報出的絕緣較低的各個支部逐一進行排查，最終發現故障為極Ⅱ換流變B相分接頭控制柜內分接頭檔位電阻盤回路電纜絕緣低引起。

進一步分析發現此次接地故障主要是由于極2換流變B相S3柜分接頭檔位電阻盤因大雨后受潮所致。由于換流變S3柜特殊結構（內有分接頭檔位機械連桿），加上葛洲壩換流站換流變年代久，遠柜門密封膠條有所老化，每逢下雨就會使柜內受潮。現場對分接頭操作箱使用防雨布進行了包扎處理，將分接頭連桿和呼吸孔進行了密封處理，確保漏水事件不再發生。根據現場檢查情況，已更換所有換流變各控制柜密封膠條，并檢查箱體氣密性；已考慮在換流變控制柜上方加裝防雨棚或者防雨小間，防止雨水直接進入柜體。

據不完全統計，2012年至今，湖北地區5座換流站低壓直流110 V系統發生外部回路直流接地故障共計19次，直流接地故障原因主要是低壓直流系統分布范圍廣、外露部分多、電纜多，很容易受塵土、潮氣的腐蝕，使某些絕緣薄弱元件絕緣降低，甚至絕緣破壞造成直流接地；或由于施工質量原因造成的直流絕緣降低或經高阻抗接地。分析直流接地的原因有如下幾個方面：

（1）直流換流站內大型充油設備（換流變、平抗、主變、高抗）比較多，在基建時存在部分本體保護元件（如瓦斯繼電器、油流繼電器、壓力繼電器等）接線盒電纜“高掛低用”的情況，從而導致雨水倒灌至接線盒導致直流接地或節點短路的情況。

（2）二次回路絕緣材料不合格、絕緣性能低；施工質量合格，電纜存在劃傷、刻痕情況或運行時間較長，出現老化現象，或存在某些損傷缺陷、如磨傷、砸傷、壓傷、扭傷或過流引起的燒傷等。

（3）二次回路及設備嚴重污穢和受潮、端子箱進水，使直流對地絕緣嚴重下降導致保護報警甚至跳閘。

（4）小動物爬入或小金屬零件掉落在元件上造成直流接地故障；某些元件有線頭、未使用的螺絲、墊圈等零件，掉落在帶電回路上。

2 直流系統接地故障的查找方法

2.1 直流系統接地查找的一般原則

（1）對于一般的直流電源饋線，查找時使用瞬停的方法。即斷開某一饋線刀閘的直流負荷開關，然后快速地合上(切斷時間不能大于3)，觀察絕緣監察裝置中的接地信號是否瞬時消失，如果沒有消失，再去選擇其他的饋線。

（2）對于一些重要的直流電源饋線，就目前的查找手段，可利用快速接地查找儀器進行快速定位。即將快速接地查找儀接入接入直流系統正負極，自校驗裝置后，進行異常支部的測試，確定該支部是否存在接地。

2.2 查找接地點的具體步驟

（1）首先，通過絕緣監測裝置確定出是正極接地或負極接地，并且讀出其接地電阻值的大小。

（2）利用絕緣監測裝置報出接地支部信息，瞬時停止不重要的直流饋線，觀察接地信號的變化。

（3）借助快速接地查找儀在直流負荷屏內進行饋線支路的快速查找。在查找過程中，首先快速對每一組支部進行排查，確定接地支路所在位置，再對該支路所在負荷段進行逐個排查，確認故障支路。

（4）在直流負荷屏內檢查出故障支路后，再沿著該支路的直流電源二次回路依次向接地點方向查找，直到找到接地點為止，然后對其進行處理。

3 直流接地故障應對措施

對于直流換流站來說，換流變壓器、平波電抗器等大型充油設備的本體保護發生直流接地使保護誤動，將直接導致直流輸電系統的停運，嚴重影響跨區電網的安全穩定。因此，在日常運行維護工作中，特別重視對直流系統的接地故障處理和隱患分析。

目前，對換流站直流系統接地故障的處理方法和措施主要有以下幾種：

（1）在發生直流接地故障時，運維人員快速響應，利用絕緣監測裝置報出故障信息進行再次巡查查找故障支路，同時借助接地查找儀器在直流負荷屏內進行故障精細查找，縮短故障查找時間，減小直流接地對換流站控制保護系統的影響。

（2）對大型充油設備（換流變、平抗、主變、高抗）的本體保護的二次回路絕緣和本體接線盒防雨防潮情況開展重點隱患排查和治理工作。重點檢查本體保護接線盒電纜走向，是否存在“高掛低用”情況，并對存在“高掛低用”的本體保護元件（如瓦斯繼電器、油流繼電器、壓力繼電器等）的接線盒電纜及電纜格蘭頭進行更換，對存在進水隱患的各本體端子箱（接線盒）電纜護套（管）進行封堵、底部打孔、調整電纜走向等各項防雨防潮治理。

（3）對戶外開關、刀閘、互感器等端子箱開展防潮治理工作。對室外端子箱有條件的加裝防雨罩，對端子箱蓋子更換老化密封圈，對可能導致受潮的孔洞進行封堵，定期檢查端子箱內溫濕度加熱器工作情況等。