变电站直流接地故障分析与对策

吴翰林

（广东电网有限责任公司江门供电局，广东江门529000）

0 引言

直流系统相当于变电站整个二次系统的心脏，为二次系统的正常运行提供动力。它不仅仅是一个独立的电源系统，还给其他部分提供电源。通常直流系统在运行过程中是非常稳定安全的，但是由于精密设备、复杂回路以及外界因素的影响，直流系统在运行过程中可能会产生一些故障，最具代表性的就是接地故障。如果不能有效彻底地解决直流接地故障，极有可能造成严重的后果，因此必须对变电站直流接地故障进行深入的分析。

1 直流接地故障危害

在变电站直流系统运行的过程中最常见的故障就是接地故障，如果在短时间内没有对一点接地故障进行处理，那么时间一长就会发展成为两点接地故障，这样不仅会致使系统短路和设备损坏，甚至还会造成安全事故的发生，导致巨大的经济损失。因此需要及时发现并消除直流接地故障。

2 故障原因分析

变电站户外场地的二次接线盒、开关机构箱及端子箱内均有直流回路，箱内密封不严容易受潮气影响，导致某些元件绝缘降低。设备在运行过程中很难保证时时刻刻都处于最佳状态，外部因素或设备的自然老化均会影响设备的运行工况，所以，导致直流接地故障的原因是多方面的。下面笔者对造成直流接地故障的原因进行分析。

2.1 由下雨天气引起的接地

暴雨天气，若户外设备的二次接线盒密封不严，雨水渗入盒内容易使接线头和外壳导通，继而引起接地。在持续的小雨天气，户外端子箱或机构箱密封不严或驱潮装置失效，潮气无法驱散，容易导致箱内元件绝缘降低，从而引发直流接地。

2.2 由小动物破坏引起的接地

二次接线盒密封不良，鸟雀会钻进盒里筑巢，筑巢材料湿润时会导致接线端子和外壳导通，引发直流接地。电缆绝缘层被老鼠咬破或端子排上有小动物依附时，也会引起直流接地。

2.3 接线松动脱落引起接地

断路器机构箱、开关柜在开关分合时受震动较大，若螺丝未紧固，接线头容易在断路器多次跳合时从端子中滑出，搭在金属元件上引起接地。

2.4 元件失效引起接地

二次防雷元件被击穿或因质量问题绝缘降低造成接地。

3 故障实例

案例1：二次接线端子受潮或进水引起的直流接地故障。

2017年5月9日，持续多日暴雨，110 kV建陶站后台监控报出#1直流系统接地告警信号，运行人员到达现场后，检查#1直流系统监控装置显示负极对地绝缘仅为35.6 kΩ，负母对地电压为-38.1 V，其中报出041支路绝缘为12.8 kΩ。

继保人员到站办理工作票后开展缺陷排查，排查步骤如下：

（1）在#1直流馈线屏：断开041支路空开（110 kV GIS本体信号电源），直流接地信号复归。

（2）在110 kV GIS设备区：逐个断开各间隔汇控柜内本体信号电源空开，当断开110 kV百陶甲线本体信号电源空开时，直流接地消失，电压恢复正常。

（3）在110 kV百陶甲线汇控柜：逐条解开本体信号线，当解开707-19电缆芯（至出线套管气室密度继电器）时，直流接地消失，电压恢复正常，用绝缘摇表测试该电缆芯对地绝缘为10.7 kΩ，怀疑出线套管气室密度继电器二次接线端子进水受潮导致绝缘降低。

（4）由于线路运行，出线套管气室密度继电器与线路出线距离比较近，考虑安全因素，临时在汇控柜将该信号接线解开，待线路停电再作处理。

案例2：二次防雷器绝缘降低引起的直流接地故障。

2018年6月1日，110 kV塔山站后台监控报出#1直流系统接地告警信号，运行人员到达现场后，检查#1直流系统绝缘监测装置显示正极对地绝缘仅为17.6 kΩ，正母对地电压为48.1 V，其中报出04支路绝缘为6.8 kΩ。

继保人员到站办理工作票后开展缺陷排查，排查步骤如下：

（1）运用直流接地巡测仪测量04支路，直流接地信号不明显，断开04支路后直流接地信号仍然存在。

（2）运用直流接地巡测仪对所有馈线支路重新检测，发现#1直流系统配电屏二次防雷器绝缘极低，仅仅只有3 kΩ。

（3）当断开#1直流系统配电屏防雷器空开时（图1），直流接地消失，此时绝缘监测装置电压为+107 V、-108 V，电压恢复正常。

图1 绝缘降低的二次防雷器

4 变电站直流接地故障的查找与解决对策

4.1 检查绝缘监测设备

目前，变电站直流系统均为每段母线配备一台微型绝缘监测设备，如果直流系统没有接地故障，设备上显示的各项数据都是正确的。若出现接地故障，正极或负极对地绝缘电阻会大幅降低，相应地直流母线对地电压也会降低，部分绝缘监测装置还能准确报出发生接地故障支路，以缩小查找故障的范围。

4.2 切断电路，积极排查故障

当变电站直流系统出现直流接地故障的时候，工作人员应停止站内的一切工作，然后开始全面排查故障，首先要对变电站的施工进行全面的排查，看站内的扩建、升级有没有按照相关规定执行，接线是否合理，在检查接线时要重点检查二次接线，且要对各种设备的绝缘性能进行仔细的检查。变电站在实际改造扩建的时候，经常会出现接地故障，主要原因是因监管不严所造成的，最常见的就是在接电缆时，一头已按照图纸与系统相接，而电缆的另一头则没有做好绝缘包扎，这样就会导致因监管不力出现电缆被抛的现象，再加上外界因素的影响，造成电缆接地故障发生。

在排查接地故障时，应遵循先着手变电站的内部，然后再慢慢向外部排查的规则，如果发现是室外的故障，那么问题就出在直流电源上。在室外排查接地故障的时候，重点排查元器件、瓷瓶、机构箱、电缆线路等，在检查这些关键的元件和设备时，重点查看它们有没有出现受潮、漏电、被腐蚀以及绝缘度下降等现象。如果上述现象出现在外部设备和元件上，应及时制定解决措施，更换掉有问题的元件和设备，在完成更换后，应检查相关元件和设备的运行工况，确保变电站的工作恢复正常。

5 结语

变电站直流接地故障属于紧急缺陷，对整个电力系统的正常稳定运行易产生较大的不良影响，会造成严重的后果或损失，因此必须加强对直流接地故障的排查和研究，采取科学的方法进行处理，从而更好地保障直流系统的安全，确保整个电力系统的安全稳定运行。