變電站直流系統(tǒng)接地故障解決方案研究

李金昊

摘 要：變電站室外設備受環(huán)境因素的影響，很容易發(fā)生直流系統(tǒng)接地故障。根據(jù)相關案例，簡要分析了查找直流接地故障點過程中遇到的一些共性問題，提出了相應的解決方案，以提升設備的安全、穩(wěn)定運行水平。

關鍵詞：變電站；直流系統(tǒng)接地故障；刀閘輔助接點；網(wǎng)絡環(huán)流

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.115

目前，變電站直流系統(tǒng)線路長、分布廣，所帶下級負荷多，有些還存在環(huán)網(wǎng)供電和寄生回路，因此，很容易受到外界環(huán)境的影響，出現(xiàn)絕緣電阻降低的情況。直流系統(tǒng)對地絕緣電阻降低會直接產生直流接地故障。出現(xiàn)這種故障的原因主要有以下幾點：①有些戶外匯控柜、機構箱存在返潮現(xiàn)象，雨雪天氣情況下存在漏水、滲水等現(xiàn)象；②在施工時，因為技術水平所限，導致電纜絕緣層破損，引發(fā)直流接地故障；③在設備長期運行的過程中，環(huán)境因素導致電纜老化、龜裂，進而造成直流系統(tǒng)接地；④設備檢修時，在一次設備絕緣噴涂的過程中，工人誤碰套管外電纜，導致電纜受力，與金屬外殼摩擦導致電纜破損，絕緣降低；⑤在直流接地易發(fā)點，比如刀閘輔助接點、主變本體接點、SF6壓力表接點，現(xiàn)有金屬外殼防雨、防潮、抗機械外力能力不足或者更換不及時，容易導致電纜絕緣性能降低。

一旦發(fā)生直流系統(tǒng)接地故障，變電站全站控制和保護系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行將會受到嚴重影響。如果不及時排除此類故障，極有可能導致開關誤動、拒動、直流電源的正負極短路，使得全站的控制部分癱瘓。此時，如果一次系統(tǒng)發(fā)生故障，事故范圍很可能立刻擴大，引發(fā)嚴重的電網(wǎng)事故。

1 案例分析

1.1 案例1

在雨雪等潮濕氣候條件下，變電站室外的刀閘輔助接點有可能發(fā)生接地。刀閘輔助接點接地通常有以下3種情況：①輔助接點上金屬螺栓銹蝕。當銹蝕產生的碎屑累積到一定程度時，在潮濕的條件下，直流電源二次電纜與外殼通過碎屑導通，發(fā)生接地故障。②設備檢修時，在一次設備絕緣噴涂過程中，工人誤碰裸露電纜，導致電纜受力；與金屬外殼摩擦，導致電纜破損，絕緣降低。③施工時，由于技術水平有限，導致電纜絕緣層破損。在潮濕條件下，電纜線芯對地電阻降低，發(fā)生直流接地故障。

針對上述情況，具體的解決方案是：①提高刀閘輔助接點防雨罩的密封性，采用接線端子抗銹蝕能力較強的輔助接點。②縮短二次電纜暴露在電纜套管之外的部分，避免二次電纜承受機械應力。同時，對連接刀閘輔助接點的二次電纜采取必要的防護措施，提高其抵抗磨損的能力。③提升施工質量。嚴格把控刀閘輔助接點電纜接線的施工質量。

1.2 案例2

在連續(xù)陰雨天氣過后，某220 kV變電站兩段直流母線的絕緣監(jiān)測裝置同時發(fā)出直流接地故障告警信號。絕緣監(jiān)測裝置顯示直流接地故障的位置，該直流饋線屏直流總電源空開，斷開該空開之后，故障告警信號依然存在。將其中任意一個屏各支路空開依次斷電后，2個直流總電源絕緣檢測裝置始終同時顯示直流接地故障。由此得出結論，兩段直流電母線之間存在至少一處合環(huán)點，2段直流母線之間在負載內部存在網(wǎng)絡環(huán)流。另外，該變電站當時同時發(fā)生至少2處直流接地故障。直流接地故障存在重大事故隱患，需及時處理。當時，工作人員采用非常規(guī)方法，在做好安全措施的前提下，經(jīng)調度允許后，短時間內將所有室外回路直流電源斷開后依次拉合，最終找到2處接地點，一處為1號主變非電量保護支路中壓力釋放回路，另一處為110 kV某間隔支路刀閘輔助接點回路。由于現(xiàn)場接地故障點多，2個直流電源之間存在網(wǎng)絡環(huán)流，無法按照常規(guī)方式進行故障檢查，而非常規(guī)檢查方式需要在短時間內使全站大多數(shù)間隔保護裝置同時退出運行，就只能依靠母線保護做后備保護，使該故障排查在極大的事故風險下進行。

針對這種情況，具體的解決方案是：①統(tǒng)一記錄雙回路供電負載，并做清晰標識，便于在排查直流接地故障時切斷，提升故障排查效率；②保持兩段直流母線的獨立性，確保在各自回路之間處于電氣隔離的狀態(tài)，防止變電站施工過程中產生寄生回路影響直流母線的獨立性。③主變本體保護接點，比如油溫表，壓力釋放接點需著重做好加裝防雨罩等防水措施，制訂相關設備的評價標準，并在設備驗收、設備檢修時檢查，及時更換絕緣水平低的設備，防止直流接地故障的發(fā)生。

1.3 案例3

在極端惡劣天氣過后，某220 kV變電站站內絕緣監(jiān)測裝置報某220 kV線路間隔儲能電源支路直流接地故障。工作人員打開該間隔儲能回路電源接線后，直流接地故障報警信號依然存在。檢查發(fā)現(xiàn)，該間隔儲能電源與其標識含義不同，不僅為本間隔儲能回路供電，而且它是全站220 kV間隔開關機構儲能回路總電源。通過對該站220 kV間隔匯控柜儲能空開分別進行拉路檢查，終于確定為某220 kV間隔儲能電源回路發(fā)生接地。檢測發(fā)現(xiàn)，接地故障點位于SF6壓力表。該站220 kV、110 kV部分一次設備為GIS設備，GIS設備SF6壓力表與主變油溫表類似，僅依靠其外殼與外界隔離。在連續(xù)陰雨天氣下，其外殼滲水，導致表內直流電纜絕緣水平降低，引發(fā)直流系統(tǒng)接地故障。

針對這種情況，具體的解決方案是：①為全站同類型的SF6壓力表加裝防雨罩，或者將其安裝位置移動至就近間隔室外匯控柜內，并做好其指示位置標識；②新建變電站驗收或變電站改造驗收時，對二次直流電源使用情況做完整、詳細的標識，方便后期維護；③在條件允許的情況下，各間隔直流電源分別由各支路獨立供電，或者通過增鋪電纜的方式減少共用同組直流電源的間隔數(shù)。

2 方案總結

對于設備現(xiàn)場運行存在的直流接地共性問題，應及時與廠家反饋、協(xié)調，盡早改進廠家設備的不足，從根源上減少故障的發(fā)生。

在施工過程中，對容易留下事故隱患的環(huán)節(jié)加強質量把控，杜絕由于施工現(xiàn)場管理不嚴產生事故隱患。

在設備狀態(tài)評價細則中，增加對直流接地易發(fā)生點的狀態(tài)評價條目，制訂相關標準，定期考核戶外二次回路、儀表的設備狀態(tài)，增強設備維護的針對性。

在排查直流接地故障的過程中，對于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的標識不明、記錄不完善的情況，應當及時記錄、完善，提高故障的排查效率，降低安全事故風險。

〔編輯：白潔〕