换流站低压直流系统接地故障及应对措施

黄瑶玲，吴 萍，郑 华，陈 瑶，姚其新

（国网湖北省电力有限公司检修公司，湖北 武汉 430050）

0 引言

低压直流系统作为换流站站用电系统的重要部分，它是一个独立的系统，不受换流站直流输电系统运行方式的影响，为直流输电系统的控制系统、继电保护、自动装置、SCADA监控系统等提供可靠稳定的工作电源，直接影响整个直流输电系统及交流系统的安全稳定运行。

本文通过葛洲坝换流站的直流接地故障案例，分析了换流站内低压直流系统接地故障发生的主要原因为室外电缆或端子箱因施工工艺不良或设计不合理导致密封不严，电缆受潮绝缘减低发生直流接地，并针对此类情况所采取的一系列治理措施。

1 故障案例及原因分析

2017年8月葛洲坝换流站监控系统频发110 V直流I母、Ⅱ母绝缘接地，经现场检查控制楼一楼站用电室内智能直流绝缘检测装置，发现110 V直流正电压为6 V，负电压为-111 V,直流系统存在正接地。随后对智能直流绝缘检测装置报出的绝缘较低的各个支部逐一进行排查，最终发现故障为极Ⅱ换流变B相分接头控制柜内分接头档位电阻盘回路电缆绝缘低引起。

进一步分析发现此次接地故障主要是由于极2换流变B相S3柜分接头档位电阻盘因大雨后受潮所致。由于换流变S3柜特殊结构（内有分接头档位机械连杆），加上葛洲坝换流站换流变年代久，远柜门密封胶条有所老化，每逢下雨就会使柜内受潮。现场对分接头操作箱使用防雨布进行了包扎处理，将分接头连杆和呼吸孔进行了密封处理，确保漏水事件不再发生。根据现场检查情况，已更换所有换流变各控制柜密封胶条，并检查箱体气密性；已考虑在换流变控制柜上方加装防雨棚或者防雨小间，防止雨水直接进入柜体。

据不完全统计，2012年至今，湖北地区5座换流站低压直流110 V系统发生外部回路直流接地故障共计19次，直流接地故障原因主要是低压直流系统分布范围广、外露部分多、电缆多，很容易受尘土、潮气的腐蚀，使某些绝缘薄弱元件绝缘降低，甚至绝缘破坏造成直流接地；或由于施工质量原因造成的直流绝缘降低或经高阻抗接地。分析直流接地的原因有如下几个方面：

（1）直流换流站内大型充油设备（换流变、平抗、主变、高抗）比较多，在基建时存在部分本体保护元件（如瓦斯继电器、油流继电器、压力继电器等）接线盒电缆“高挂低用”的情况，从而导致雨水倒灌至接线盒导致直流接地或节点短路的情况。

（2）二次回路绝缘材料不合格、绝缘性能低；施工质量合格，电缆存在划伤、刻痕情况或运行时间较长，出现老化现象，或存在某些损伤缺陷、如磨伤、砸伤、压伤、扭伤或过流引起的烧伤等。

（3）二次回路及设备严重污秽和受潮、端子箱进水，使直流对地绝缘严重下降导致保护报警甚至跳闸。

（4）小动物爬入或小金属零件掉落在元件上造成直流接地故障；某些元件有线头、未使用的螺丝、垫圈等零件，掉落在带电回路上。

2 直流系统接地故障的查找方法

2.1 直流系统接地查找的一般原则

（1）对于一般的直流电源馈线，查找时使用瞬停的方法。即断开某一馈线刀闸的直流负荷开关，然后快速地合上(切断时间不能大于3)，观察绝缘监察装置中的接地信号是否瞬时消失，如果没有消失，再去选择其他的馈线。

（2）对于一些重要的直流电源馈线，就目前的查找手段，可利用快速接地查找仪器进行快速定位。即将快速接地查找仪接入接入直流系统正负极，自校验装置后，进行异常支部的测试，确定该支部是否存在接地。

2.2 查找接地点的具体步骤

（1）首先，通过绝缘监测装置确定出是正极接地或负极接地，并且读出其接地电阻值的大小。

（2）利用绝缘监测装置报出接地支部信息，瞬时停止不重要的直流馈线，观察接地信号的变化。

（3）借助快速接地查找仪在直流负荷屏内进行馈线支路的快速查找。在查找过程中，首先快速对每一组支部进行排查，确定接地支路所在位置，再对该支路所在负荷段进行逐个排查，确认故障支路。

（4）在直流负荷屏内检查出故障支路后，再沿着该支路的直流电源二次回路依次向接地点方向查找，直到找到接地点为止，然后对其进行处理。

3 直流接地故障应对措施

对于直流换流站来说，换流变压器、平波电抗器等大型充油设备的本体保护发生直流接地使保护误动，将直接导致直流输电系统的停运，严重影响跨区电网的安全稳定。因此，在日常运行维护工作中，特别重视对直流系统的接地故障处理和隐患分析。

目前，对换流站直流系统接地故障的处理方法和措施主要有以下几种：

（1）在发生直流接地故障时，运维人员快速响应，利用绝缘监测装置报出故障信息进行再次巡查查找故障支路，同时借助接地查找仪器在直流负荷屏内进行故障精细查找，缩短故障查找时间，减小直流接地对换流站控制保护系统的影响。

（2）对大型充油设备（换流变、平抗、主变、高抗）的本体保护的二次回路绝缘和本体接线盒防雨防潮情况开展重点隐患排查和治理工作。重点检查本体保护接线盒电缆走向，是否存在“高挂低用”情况，并对存在“高挂低用”的本体保护元件（如瓦斯继电器、油流继电器、压力继电器等）的接线盒电缆及电缆格兰头进行更换，对存在进水隐患的各本体端子箱（接线盒）电缆护套（管）进行封堵、底部打孔、调整电缆走向等各项防雨防潮治理。

（3）对户外开关、刀闸、互感器等端子箱开展防潮治理工作。对室外端子箱有条件的加装防雨罩，对端子箱盖子更换老化密封圈，对可能导致受潮的孔洞进行封堵，定期检查端子箱内温湿度加热器工作情况等。