二次系統(tǒng)直流接地故障頻發(fā)點分析與建議

羅昕宇

摘要：綜自變電站中存在大量的二次電纜，二次電纜絕緣層會由于運行環(huán)境和自然老化等原因，絕緣性能會下降。當絕緣下降的部位與金屬或者雨水接觸時，將會發(fā)生直流接地。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)二次絕緣下降部位具有普遍性，通過對這些部位進行前期控制，能有效降低直流接地發(fā)生的概率。

關鍵詞：直流接地、二次電纜、前期控制

0 前言

在綜自變電站中，由于二次系統(tǒng)需要實現(xiàn)對一次設備的監(jiān)視、測量、控制等功能，有大量二次電纜鋪設在整個開關廠。由于施工工藝不到位、設備運行環(huán)境惡劣、絕緣層自身老化劣化等原因，二次電纜運行一段時間后絕緣性能下降，在與金屬構件絕緣距離不足時就出現(xiàn)了變電站內最常見的缺陷之一——直流接地。由于直流系統(tǒng)交錯復雜，甚至存在直流環(huán)網(wǎng);同時部分電纜連接至一次設備上，不停電無法進行缺陷定位和處理，缺陷查找和處理往往非常困難，且耗時耗力;同時多點直流接地缺陷發(fā)生時還可能造成保護誤動和拒動，對電網(wǎng)安全產生極大的隱患。二次絕緣老化屬于正常現(xiàn)象，即使運行環(huán)境良好，絕緣層也會老化劣化，是必然發(fā)生的，但是通過分析可以發(fā)現(xiàn)在某一些環(huán)節(jié)絕緣降低的情況尤為突出，對這些環(huán)節(jié)進行加強或者管控，可以有效降低二次電纜破損幾率，進而降低直流接地出現(xiàn)的風險。

1 缺陷分析

自2015年1月1日統(tǒng)計，某供電局共發(fā)生直流接地重大、緊急缺陷120次。對缺陷按照故障發(fā)生部位進行分類分析，其中主變本體元件至端子箱22條，隔離開關輔助接點、斷路器本體至端子箱23條，室外開關廠長電纜直流接地34條，其他原因（交直流串電、第一第二組直流系統(tǒng)串電、電纜施工工藝問題、保護測控裝置插件內部擊穿接地等）22條，查不出絕緣降低點，絕緣水平恢復，缺陷自然消除19條（其中500kV2條，220kV6條，110kV9條，35kV5條）。可以看出直流接地在室外發(fā)生占比較高。以主變?yōu)槔瑢χ髯儽倔w元件涉及直流接地缺陷進行分析可以得出：

從表中數(shù)據(jù)可以看出，主變上基本所有涉及二次回路的元器件均有直流接地分布，其中瓦斯繼電器較少，壓力釋放閥、油位計、有載調壓機構、油流繼電器分布基本差不多，繞溫表接地數(shù)量最少。從缺陷查找和處理記錄分析可以得出，主變本體涉及的直流接地故障主要是輔助開關接點受潮或者電纜連接處、彎曲處絕緣降低，這種情況首先考慮防雨、防凝露措施，加裝防雨罩并密封好二次接線盒，做好輔助開關接點保護和絕緣措施;對于二次電纜絕緣降低，根據(jù)經(jīng)驗主要存在兩種情況：一是連接處施工工藝不到位，存在擠壓、嚴重彎曲或者密封不良的情況;二是波紋管有破損，雨水滲漏并在波紋管下垂處積水，造成電纜老化或絕緣降低對波紋管放電。

2 處理與建議

通過上述分析，可以得出直流接地最容易發(fā)生的部位是室外二次電纜連接處或者輔助開關接點：針對長期運行在戶外的一次設備，由于端子箱、機構箱、壓力釋放閥等元器件密封不良，或暴露在這些環(huán)境中的元器件未采取有效防雨防潮措施，導致電纜、含金屬外殼的設備和二次元器件對地（或對金屬外殼）絕緣性能大大降低，從而導致直流接地;電纜、設備、元器件、二次回路等由于施工、維護不合理或錯誤，可產生平時不易發(fā)現(xiàn)的潛伏的接地故障。常見情況有： ?二次接線松動、脫落，因設備受到震動和人為誤碰等影響，碰觸金屬外殼，造成直流接地故障。二次線絕緣表皮容易受到安裝不當?shù)霓D動部件刮蹭，從而導致絕緣層的磨損造成直流接地。

針對以上問題，可采取以下針對性措施：

（1）針對由于一次設備本體二次電纜運行環(huán)境惡劣，絕緣下降嚴重的情況，建議在波紋管內增加帶加厚絕緣層或者鎧裝電纜，增加電纜絕緣絕緣性。同時針對主變本體元件及電纜直流接地后停電處理降低供電可靠性，不停電臨時處理增加設備隱患的問題，建議對主變本體元件及電纜冗余配置，當一個 故障時即使暫時拆除也有另外一副接點能夠保證功能不缺失，能夠增加設備運行可靠性。

（2）針對室外長電纜和端子箱、機構箱內二次回路絕緣降低的情況，在設備驗收和停電定檢時，對室外容易發(fā)生直流接地的斷路器機構箱、端子箱、瓦斯接線盒和刀閘輔助接點接線盒等設備部位做好防潮封堵、防雨措施。對戶外端子箱、匯控柜、機構箱和箱體的加熱設施做好選型和布局，重點關注箱體的密封、防潮封堵和通風孔的設置，防止因受潮導致箱體內二次元器件的老化、絕緣下降。結合設備停電，檢查瓦斯接線盒、CT 接線盒、壓力表等元件的運行工況，落實封堵和防雨措施，對已發(fā)現(xiàn)明顯受潮、銹蝕的元器件接點進行處理或更換。梅雨季節(jié)及暴雨后對戶外端子箱、匯控柜、機構箱的箱體內部是否存在漏水、滲水痕跡的情況進行查明，著重檢查箱體內二次元器件表面及接點是否存在發(fā)霉現(xiàn)象，箱體內部是否腐蝕生銹、箱門關閉是否嚴密，門鎖是否完好;重點檢查開關機構箱、匯控柜、端子箱箱體是否存在全封閉情況，是否有通暢的通風口，通風口是否存在堵塞或進水，必要時可加大通風口;檢查箱體內部溫度、濕度控制器設置是否符合廠家要求，加熱器是否正常投入運行，加熱器外部輸入交流電源是否正常等。

（3）結合設備停電定檢和缺陷統(tǒng)計分析，建立直流回路絕緣數(shù)據(jù)庫，加強絕緣管理，對經(jīng)常性發(fā)生絕緣下降的直流回路進行統(tǒng)計分析，針對絕緣較差的回路重點關注，對絕緣較低的元器件進行更換，同時將故障頻發(fā)部位的絕緣加強要求寫入技術標書，消除絕緣薄弱點和易損點，有效防范直流接地故障的發(fā)生。

3 總結

通過對近幾年直流接地缺陷的總結和分析，我們可以看出直流系統(tǒng)絕緣降低部位及直流接地發(fā)生原因存在普遍性。針對這些統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)的問題從設計和驗收環(huán)節(jié)進行把控，從設計規(guī)范和反措、制度層面固化要求，能夠消除故障顯著發(fā)生點，有效延長設備整體絕緣強度，降低二次系統(tǒng)直流接地發(fā)生的頻度與風險，保障電網(wǎng)安全可靠運行。