500kV 变电站直流接地典型缺陷的分析与处理

谭志聪,莫颖生

（广东电网公司佛山供电局，广东佛山,528000）

1 直流接地故障现象

2012 年02 月02 日某500kV 变电站直流系统发正极绝缘低告警信号，继保人员迅速对其处理。此后直流系统间歇性地出现高阻接地。为彻底消除直流系统绝缘低隐患，确保该站二次系统可靠运行，继保人员对全站直流回路进行了绝缘检查。截至2012年03 月12 日，继保人员共出发十余次，查出并排除了三大直流系统绝缘低隐患。

2 直流接地处理经过

2.1 马达保护继电器绝缘低处理

2012 年2 月2 日某500kV 变电站直流系统发绝缘低告警信号：Ⅱ段直流系统正极对地绝缘电阻降至36kΩ 且不断浮动变化，Ⅱ段直流系统正极对地电压降至30V。

图1.1 某500kV 变电站500kV 继保室2 环网监控电源接线示意图

告警发生后，继保人员迅速赶至现场。查看发现：主控楼直流配电室内Ⅱ段直流监控装置（厂家为深圳奥特迅）选出接地故障在500kV 继保室2 Ⅱ段直流分屏2。500kV 继保室2 内Ⅱ段直流分屏2 监控装置报出故障点位于203Z 环网监控电源。203Z在合闸位置，103Z 在分闸位置；Ⅰ段直流母线与Ⅱ段直流母线处于分列运行状态。继保人员将直流接地查找仪的信号源挂在Ⅱ段直流母线上，向下逐级查找。如图1.1 示，①、③、⑤处报“有接地”，②、④等其他各直流负载处报“无接地”，最终锁定该接地故障处于由500kV 继保室2 17P 500kV 第四串开关测控屏去往50432 刀闸B 相汇控箱的遥信电缆（回路编号为S501）下级。

2 月3 日，继保人员申请将50432 刀闸B 相汇控箱门及各相机构箱门开锁。然后将与S501 电缆并联的遥信电缆逐个用直流接地查找仪排查，确定故障位于50432 刀闸B 相机构箱，然后对该机构箱内并联的遥信电缆逐个排查，确定故障位于该机构箱内马达保护继电器 (图1.2，图1.3，)。该继电器的常开接点97、98 接入直流信号回路（97 接正极，98 接负极），常闭接点95、96接入交流控制回路（95 接电源侧，96 接N 线），将该继电器的97、98 外部接线解开包好后，摇绝缘发现97 对地为0 欧， 98 对地为∞。更换该继电器后，全站Ⅱ段直流系统正极对地绝缘电阻恢复至300+千欧，对地电压也升至50V。

图1.2 S501 遥信回路示意图 图1.3 马达保护继电器实物图

2 月9 日该站再次报Ⅱ段直流正极对地绝缘降低，通过上述方法逐点排查后发现故障点位于503217 刀闸C 相机构箱内的马达保护继电器。于是将95、96、97、98 外部接线均解开，摇绝缘发现95、96、97、98 对地电阻均为∞，96-97 间为0。结合3 日的现象可以判定是96-97 间绝缘不够导致直流正极与交流N 线间高阻相连。由图1.2 可知隔离开关交流电源故障信号与马达保护继电器告警信号并接在一起，正常运行时隔离开关机构箱内电机交流电源空开断开，交流电源故障信号一直挂在后台，故马达保护继电器告警信号可以取消。于是取消97-98 接点外部接线，拆下该继电器送厂家研究。

为防止该型马达保护继电器存在类似缺陷，继保人员于2012 年02 月10 日与该站值班人员沟通后，对500kV 所有隔离开关及接地刀闸机构箱内的马达保护继电器进行绝缘检查并取消97-98 接点外部接线。检查情况如附表1.1 所示。处理后绝缘上升至700kΩ，正极电压恢复至53V。

2.2 马达电源信号接点绝缘低处理

为彻底消除II 段直流系统绝缘低隐患，2012 年02 月20 日，经自动化远动班与总调协商后，继保人员对该站500kV 继保室1的203Z（监控电源环网空开）所带负荷进行绝缘测量。203Z 所带负荷为500kV 继保室1 的18P 500kV 母线及公用测控屏至22P 500kV 沧砚甲线、蝶沧甲线线路测控屏的测控装置电源及测控遥信电源。具体测量方法为：将测控装置电源或测控遥信电源空开断开，用摇表分别测量空开正负极的绝缘。若正常，说明该空开所带负荷绝缘正常；若绝缘低，则继续用摇表测量空开下一级所带负荷的绝缘。对测试结果中阻值小于10 M 的电缆继续测量绝缘。结果如下：

（1） 对21P 3K2 空开所带负荷进行绝缘测量，最终发现电缆编号为33DL-122（1）（至5033 开关端子箱）的电缆绝缘较低，在5033 开关端子箱测量相应电缆绝缘，发现电缆编号为33DL-184（3）（至50332 B 相主控箱）的电缆绝缘较低。

（2） 对18P 2K2 空开所带负荷进行绝缘测量，最终发现电缆编号为WYH2-121（至2M 及公用设备端子箱）的电缆绝缘较低，在2M 及公用设备端子箱测量相应电缆绝缘，发现电缆编号为WYH2-183（3）（至5217 B 相主控箱）的电缆绝缘较低。

2012 年02 月21 日，对50332 B 相主控箱内33DL-184（3）电缆所带负荷测量绝缘。最终发现故障点位于Q21 接点处，如图2.1所示。Q21 为50332 刀闸B 相机构箱内马达电源常开接点，用于发交流电源故障信号，如图2.2 所示。

图2.1 信号回路

图2.2 马达电源Q21 接点

用类似的方法查找出5217 接地刀闸A 相机构箱内Q11 马达电源常开接点也存在绝缘低情况。

之前将马达保护继电器拆开之后，发现其常开常闭接点上带有水珠。马达电源常开接点也可能存在因机构箱内潮湿导致绝缘低的问题。对50332 刀闸B 相机构箱及5217 接地刀闸A 相机构箱进行检查，发现机构箱通风孔处存在堵塞现象，如图2.3 所示。由于机构箱内加热器一直在工作，箱内的水蒸气因通风孔堵塞而无法排出，从而导致机构箱内继电器接点绝缘低。

图2.3 机构箱内通风孔

2012 年2 月25 日该站II 段直流正母线对地绝缘再次降到400kΩ。之前对500kV 场地机构箱内马达电源空开各接点摇绝缘时发现：50332 刀闸B 相机构箱及5217 母线地刀C 相机构箱内各有一接点对地绝缘为5MΩ，该处绝缘低可能影响II 段直流正母。继保人员到现场观察发现该马达电源空开的控制回路为交流，信号回路为直流。空开平时断开，交流控制回路常开接点断开，直流信号回路的常闭接点带正电，它与交流N 极接点之间绝缘不够时就会报II 段正母对地绝缘降低。于是取消上述两机构箱内的“交流电源故障”信号接线，II 段直流正母对地绝缘逐渐上升至999kΩ，对地电压上升至55V。

为防止其他机构箱内马达电源信号接点存在类似缺陷，继保人员于2012 年03 月01 日对500kV 主变间隔所有隔离开关及接地刀闸机构箱内的马达电源信号接点进行绝缘检查并拆除该接线（220kV 线路间隔机构箱内马达电源未接该信号）。处理后绝缘为+999.99K 和-999.99K，电压恢复为+55V 和-55V。

3 缺陷原因参考意义

直流正极接地有造成保护误动的可能，直流负极接地有造成保护拒动的可能；直流接地故障作为紧急缺陷，继保人员在接到缺陷通知后必须马上出发，在24 小时内处理完毕。该站的这起直流接地缺陷的根本原因在于机构箱的内部设计不够合理，马达继电器及马达空开内交流控制回路接点与直流信号回路接点之间电气距离不够，当有外界不利因素持续产生时，如机构箱内通风孔堵塞导致箱内水蒸汽汇集，进而引起接点间绝缘不够，造成直流接地。该机构箱厂家为中外合资大型知名电力设备制造企业，尚出现这样的问题；作为电力工作者，应加强对设备的平时运行维护和关注程度，发现家族型问题宜举一反三，从而提高设备的运行维护水平。

[1] 国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答（第二版）.北京：中国电力出版社， 2000.

[2] 裘愉涛，姚集新，陈一芳，杨新民.继电保护.北京：中国电力出版社,2005

[3] 能源部西北电力设计院.电力工程电气设计手册2（电气二次部分）.北京：中国电力出版社,1991