變電站直流接地故障分析與對策

吳翰林

（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東江門529000）

0 引言

直流系統相當于變電站整個二次系統的心臟，為二次系統的正常運行提供動力。它不僅僅是一個獨立的電源系統，還給其他部分提供電源。通常直流系統在運行過程中是非常穩定安全的，但是由于精密設備、復雜回路以及外界因素的影響，直流系統在運行過程中可能會產生一些故障，最具代表性的就是接地故障。如果不能有效徹底地解決直流接地故障，極有可能造成嚴重的后果，因此必須對變電站直流接地故障進行深入的分析。

1 直流接地故障危害

在變電站直流系統運行的過程中最常見的故障就是接地故障，如果在短時間內沒有對一點接地故障進行處理，那么時間一長就會發展成為兩點接地故障，這樣不僅會致使系統短路和設備損壞，甚至還會造成安全事故的發生，導致巨大的經濟損失。因此需要及時發現并消除直流接地故障。

2 故障原因分析

變電站戶外場地的二次接線盒、開關機構箱及端子箱內均有直流回路，箱內密封不嚴容易受潮氣影響，導致某些元件絕緣降低。設備在運行過程中很難保證時時刻刻都處于最佳狀態，外部因素或設備的自然老化均會影響設備的運行工況，所以，導致直流接地故障的原因是多方面的。下面筆者對造成直流接地故障的原因進行分析。

2.1 由下雨天氣引起的接地

暴雨天氣，若戶外設備的二次接線盒密封不嚴，雨水滲入盒內容易使接線頭和外殼導通，繼而引起接地。在持續的小雨天氣，戶外端子箱或機構箱密封不嚴或驅潮裝置失效，潮氣無法驅散，容易導致箱內元件絕緣降低，從而引發直流接地。

2.2 由小動物破壞引起的接地

二次接線盒密封不良，鳥雀會鉆進盒里筑巢，筑巢材料濕潤時會導致接線端子和外殼導通，引發直流接地。電纜絕緣層被老鼠咬破或端子排上有小動物依附時，也會引起直流接地。

2.3 接線松動脫落引起接地

斷路器機構箱、開關柜在開關分合時受震動較大，若螺絲未緊固，接線頭容易在斷路器多次跳合時從端子中滑出，搭在金屬元件上引起接地。

2.4 元件失效引起接地

二次防雷元件被擊穿或因質量問題絕緣降低造成接地。

3 故障實例

案例1：二次接線端子受潮或進水引起的直流接地故障。

2017年5月9日，持續多日暴雨，110 kV建陶站后臺監控報出#1直流系統接地告警信號，運行人員到達現場后，檢查#1直流系統監控裝置顯示負極對地絕緣僅為35.6 kΩ，負母對地電壓為-38.1 V，其中報出041支路絕緣為12.8 kΩ。

繼保人員到站辦理工作票后開展缺陷排查，排查步驟如下：

（1）在#1直流饋線屏：斷開041支路空開（110 kV GIS本體信號電源），直流接地信號復歸。

（2）在110 kV GIS設備區：逐個斷開各間隔匯控柜內本體信號電源空開，當斷開110 kV百陶甲線本體信號電源空開時，直流接地消失，電壓恢復正常。

（3）在110 kV百陶甲線匯控柜：逐條解開本體信號線，當解開707-19電纜芯（至出線套管氣室密度繼電器）時，直流接地消失，電壓恢復正常，用絕緣搖表測試該電纜芯對地絕緣為10.7 kΩ，懷疑出線套管氣室密度繼電器二次接線端子進水受潮導致絕緣降低。

（4）由于線路運行，出線套管氣室密度繼電器與線路出線距離比較近，考慮安全因素，臨時在匯控柜將該信號接線解開，待線路停電再作處理。

案例2：二次防雷器絕緣降低引起的直流接地故障。

2018年6月1日，110 kV塔山站后臺監控報出#1直流系統接地告警信號，運行人員到達現場后，檢查#1直流系統絕緣監測裝置顯示正極對地絕緣僅為17.6 kΩ，正母對地電壓為48.1 V，其中報出04支路絕緣為6.8 kΩ。

繼保人員到站辦理工作票后開展缺陷排查，排查步驟如下：

（1）運用直流接地巡測儀測量04支路，直流接地信號不明顯，斷開04支路后直流接地信號仍然存在。

（2）運用直流接地巡測儀對所有饋線支路重新檢測，發現#1直流系統配電屏二次防雷器絕緣極低，僅僅只有3 kΩ。

（3）當斷開#1直流系統配電屏防雷器空開時（圖1），直流接地消失，此時絕緣監測裝置電壓為+107 V、-108 V，電壓恢復正常。

圖1 絕緣降低的二次防雷器

4 變電站直流接地故障的查找與解決對策

4.1 檢查絕緣監測設備

目前，變電站直流系統均為每段母線配備一臺微型絕緣監測設備，如果直流系統沒有接地故障，設備上顯示的各項數據都是正確的。若出現接地故障，正極或負極對地絕緣電阻會大幅降低，相應地直流母線對地電壓也會降低，部分絕緣監測裝置還能準確報出發生接地故障支路，以縮小查找故障的范圍。

4.2 切斷電路，積極排查故障

當變電站直流系統出現直流接地故障的時候，工作人員應停止站內的一切工作，然后開始全面排查故障，首先要對變電站的施工進行全面的排查，看站內的擴建、升級有沒有按照相關規定執行，接線是否合理，在檢查接線時要重點檢查二次接線，且要對各種設備的絕緣性能進行仔細的檢查。變電站在實際改造擴建的時候，經常會出現接地故障，主要原因是因監管不嚴所造成的，最常見的就是在接電纜時，一頭已按照圖紙與系統相接，而電纜的另一頭則沒有做好絕緣包扎，這樣就會導致因監管不力出現電纜被拋的現象，再加上外界因素的影響，造成電纜接地故障發生。

在排查接地故障時，應遵循先著手變電站的內部，然后再慢慢向外部排查的規則，如果發現是室外的故障，那么問題就出在直流電源上。在室外排查接地故障的時候，重點排查元器件、瓷瓶、機構箱、電纜線路等，在檢查這些關鍵的元件和設備時，重點查看它們有沒有出現受潮、漏電、被腐蝕以及絕緣度下降等現象。如果上述現象出現在外部設備和元件上，應及時制定解決措施，更換掉有問題的元件和設備，在完成更換后，應檢查相關元件和設備的運行工況，確保變電站的工作恢復正常。

5 結語

變電站直流接地故障屬于緊急缺陷，對整個電力系統的正常穩定運行易產生較大的不良影響，會造成嚴重的后果或損失，因此必須加強對直流接地故障的排查和研究，采取科學的方法進行處理，從而更好地保障直流系統的安全，確保整個電力系統的安全穩定運行。