變電站常見直流系統接地故障分析

李毅 王濤 王甜

摘 要：直流系統在變電站中為二次設備等提供電源，是電力系統安全運行的重要部分。作為不接地系統，發生單極接地故障時，雖不會立即危害變電站運行，但必須立即查找處理，以免再發生接地時引起誤動或拒動事故。本文依據多年經驗對直流接地故障歸類分析，并提出減少故障發生的思考，以幫助提高變電站直流系統運行可靠性。

關鍵詞：直流系統 接地故障 二次回路

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）07（b）-0021-02

由于直流蓄電池能儲存電能的特性，目前變電站內幾乎全部采用直流作為站內二次設備電源以及斷路器操作電源，以應對近區短路以及全站停電帶來的交流失電。作為變電站安全運行的重要保證，直流電源采用了不接地運行方式，正負極均對地絕緣，任一極對地絕緣降低即發生單極接地時，不會立即引起空氣開關跳閘而造成電源消失，從而提高了直流電源的運行可靠性。

雖然直流單極接地不會立即造成危害，但如果再有另一點發生接地，則很有可能造成變電站開關誤跳閘或保護拒動，引起電網事故，所以直流系統接地仍是一種故障，當發生直流接地時，需立即查找并排除。本文依據筆者多年現場檢修經驗，對直流接地故障分類分析，挖掘其背后原因，提出減少直流接地的措施，以幫助提高變電站直流系統運行可靠性。

1 幾起常見直流系統接地故障的分析

雨水滲入機構箱造成直流接地。某變電站大雨過后突報直流接地，檢修人員現場使用便攜式接地查找儀注入小電源信號，利用專用鉗形表依次確定為直流屏上某間隔測控電源—該間隔測控屏上信號電源—該間隔測控屏上至端子箱的信號公共端—該間隔端子箱內至某刀閘機構箱的信號公共端，打開刀閘機構箱，發現箱內有水珠，信號公共端接線端子上已生出綠色銅銹。檢修人員將機構箱內水珠和銅銹處理后，同步處理了該機構箱密封性，直流接地消失。

電源插件故障造成直流接地。某變電站半夜突發直流接地，檢修人員現場檢查依次為直流屏上10kV保護裝置電源—某10kV開關柜內裝置電源，排除其余信號壓板等回路后，最終確定為保護裝置電源插件。檢修人員更換插件后，直流接地消失。對該故障電源插件使用絕緣搖表測量，發現其進線回路對外殼地之間絕緣接近為零，初步判斷為插件內元器件老化。

拆除帶電的二次電纜造成直流接地。某變電站下班時間突發直流接地，檢修人員現場檢查后依次確定為直流屏上主變中壓側開關控制電源—該間隔保護屏上至GIS設備控制電源—GIS匯控柜內主變側接地刀閘控制回路—主變高壓側端子箱內至主變高壓側接地刀閘回路，找到該主變高壓側地刀，發現機構箱已拆除，相關二次電纜剪掉，其線芯未采取任何絕緣措施直接裸露，現場將端子箱內該回路二次接線拆除并做好絕緣措施后，直流接地消失。該回路為主變高壓側地刀閉鎖中壓側地刀的電氣閉鎖回路，即必須先推上主變高壓側地刀方可合上中壓側地刀，現場進行主變高壓側地刀大修工作，施工人員直接剪掉電纜，造成直流接地。

2 常見直流接地故障按類型分類

2.1 單點直接接地

直流系統內只有一點接地，并且接地電阻較小，一般小于1kΩ，屬最常見也最易查找和處理的直流接地故障，多發于單個機構箱或二次接線盒由于密封不嚴而引發的漏水、帶電的二次線芯未采取絕緣化處理等。

2.2 單點絕緣降低

直流系統內只有一點接地，但接地阻抗較大，一般大于一千歐，由于接地阻抗較大故接地不明顯，若采用接地查找儀注入小信號的方法則信號較弱，較難查找，若采用拉路法逐個回路排查則較為麻煩，可能對保護造成影響。多發于漏水引起或電源插件等元器件絕緣降低。

2.3 多點絕緣降低

直流系統多點接地，且接地阻抗較大，甚至僅為對地電容，不管是接地查找儀還是拉路法均難以全部查出，多發于室外多個設備濕度較大或老站二次電纜對地絕緣降低，不存在單個設備的偶然性，而有多個類似設備的家族性傾向。

2.4 寄生回路直流接地

雖是一點接地，但由于多路電源同時供給接地點電源，故用拉路法很難發現，若采用接地查找儀也會發現多個回路同時接地，增大了查找難度。

3 常見直流接地故障按位置分類

斷路器、隔離開關機構箱。室外設備的機構箱由于密封不嚴、未采用驅濕設施、箱門未關嚴等問題造成箱內進水，引起直流接地。變壓器上二次接線盒。多由于密封不嚴、二次電纜的蛇簧管倒灌進水等造成接線盒內進水而引起直流接地，嚴重時甚至引起非電量保護誤動。繼電保護或自動裝置電源插件。電源插件上元器件老化而導致對地絕緣降低。繼電器等二次元器件。操作箱內繼電器、斷路器打壓繼電器等由于元器件老化或長期處于濕度較高的環境而造成對地絕緣降低。二次電纜。多見于二次電纜由于施工原因被拉傷擦傷，或者在套鋼管時刮傷，未能及時發現而造成絕緣逐步降低，最終引起直流接地。屏柜或機構箱內二次接線。多見于二次線芯因施工原因被拉傷擦傷，以及一根二次線一頭接有直流電而另一頭作為備用芯而未接入端子排也未采取絕緣措施。

4 常見直流接地故障按原因分類

設備原因。多見于元器件絕緣老化，以及機構箱因設計或制造原因密封不嚴造成進水，而引發的直流接地。

人為原因有：（1）施工質量問題。施工過程造成的二次電纜或二次線的損傷未及時發現并處理，施工過程中無用的二次線未按照變電《安規》要求做好隔離措施，施工過程中未對機構箱、二次接線盒做好防雨措施等。（2）施工安全問題。現場施工人員野蠻施工，未采取斷電和做好絕緣措施而直接剪斷二次電纜。（3）責任意識問題。多見于運行或檢修人員操作或檢修后未關嚴機構箱門，雨后機構箱進水而引起直流接地。

5 減少直流接地的幾點思考

增強機構箱及二次接線盒的密封性。對接線盒采取增加防雨罩等措施，施工中二次電纜的蛇簧管不得高于接線盒，機構箱外連接處密封膠，端子箱機構箱內采取驅潮措施，均可以降低這些室外設備因進水導致直流接地的概率。

（1）老舊插件及時更換。按照國網公司《十八項反措》要求，運行6年以上的電源插件宜進行更換，有計劃地將老舊插件以及其他繼電器等元器件更換，將減少這些設備出故障的概率。

（2）加強施工質量意識。釋放二次電纜以及二次接線的過程中，應注意保護電纜和二次線，不得硬拉，接線完成后應嚴格按要求進行絕緣測試和耐壓試驗，發現問題及時處理。

（3）加強施工中安全意識。應嚴格要求施工人員不得隨意剪斷二次電纜，現場工作負責人應加強對二次電纜重要性的理解，提高安全意識。

（4）加強運行檢修人員的責任意識。應嚴格要求現場人員關牢設備的門，并應至少由另外一人進行檢查，以確定不發生未關嚴的現象。

6 結語

變電站直流系統接地屬重大隱患，如發生則必須在最短的時間內處理，不然則可能引起事故。長期運行經驗表明，對已發生的故障進行持續性總結，細究每一起故障背后的原因，提出針對性的措施并實施，必然能減少直流接地故障的發生，從而提高變電運行的安全水平。

參考文獻

[1] 張大東，張金彪，張曉梅.發電廠、變電站直流系統接地的危害及查找、處理方法[J].科技信息，2010，2（23）：1006-1007.

[2] 張永生，胡旭東，王偉.變電站直流系統接地故障分析[J].電力安全技術，2012，14（1）：49-50.

[3] 朱新菊，張亞峰.變電站直流系統接地故障分析與處理方法[J].電氣開關，2013，50（1）：7-9.