二次系统直流接地故障频发点分析与建议

罗昕宇

摘要：综自变电站中存在大量的二次电缆，二次电缆绝缘层会由于运行环境和自然老化等原因，绝缘性能会下降。当绝缘下降的部位与金属或者雨水接触时，将会发生直流接地。经过分析发现二次绝缘下降部位具有普遍性，通过对这些部位进行前期控制，能有效降低直流接地发生的概率。

关键词：直流接地、二次电缆、前期控制

0 前言

在综自变电站中，由于二次系统需要实现对一次设备的监视、测量、控制等功能，有大量二次电缆铺设在整个开关厂。由于施工工艺不到位、设备运行环境恶劣、绝缘层自身老化劣化等原因，二次电缆运行一段时间后绝缘性能下降，在与金属构件绝缘距离不足时就出现了变电站内最常见的缺陷之一——直流接地。由于直流系统交错复杂，甚至存在直流环网;同时部分电缆连接至一次设备上，不停电无法进行缺陷定位和处理，缺陷查找和处理往往非常困难，且耗时耗力;同时多点直流接地缺陷发生时还可能造成保护误动和拒动，对电网安全产生极大的隐患。二次绝缘老化属于正常现象，即使运行环境良好，绝缘层也会老化劣化，是必然发生的，但是通过分析可以发现在某一些环节绝缘降低的情况尤为突出，对这些环节进行加强或者管控，可以有效降低二次电缆破损几率，进而降低直流接地出现的风险。

1 缺陷分析

自2015年1月1日统计，某供电局共发生直流接地重大、紧急缺陷120次。对缺陷按照故障发生部位进行分类分析，其中主变本体元件至端子箱22条，隔离开关辅助接点、断路器本体至端子箱23条，室外开关厂长电缆直流接地34条，其他原因（交直流串电、第一第二组直流系统串电、电缆施工工艺问题、保护测控装置插件内部击穿接地等）22条，查不出绝缘降低点，绝缘水平恢复，缺陷自然消除19条（其中500kV2条，220kV6条，110kV9条，35kV5条）。可以看出直流接地在室外发生占比较高。以主变为例，对主变本体元件涉及直流接地缺陷进行分析可以得出：

从表中数据可以看出，主变上基本所有涉及二次回路的元器件均有直流接地分布，其中瓦斯继电器较少，压力释放阀、油位计、有载调压机构、油流继电器分布基本差不多，绕温表接地数量最少。从缺陷查找和处理记录分析可以得出，主变本体涉及的直流接地故障主要是辅助开关接点受潮或者电缆连接处、弯曲处绝缘降低，这种情况首先考虑防雨、防凝露措施，加装防雨罩并密封好二次接线盒，做好辅助开关接点保护和绝缘措施;对于二次电缆绝缘降低，根据经验主要存在两种情况：一是连接处施工工艺不到位，存在挤压、严重弯曲或者密封不良的情况;二是波纹管有破损，雨水渗漏并在波纹管下垂处积水，造成电缆老化或绝缘降低对波纹管放电。

2 处理与建议

通过上述分析，可以得出直流接地最容易发生的部位是室外二次电缆连接处或者辅助开关接点：针对长期运行在户外的一次设备，由于端子箱、机构箱、压力释放阀等元器件密封不良，或暴露在这些环境中的元器件未采取有效防雨防潮措施，导致电缆、含金属外壳的设备和二次元器件对地（或对金属外壳）绝缘性能大大降低，从而导致直流接地;电缆、设备、元器件、二次回路等由于施工、维护不合理或错误，可产生平时不易发现的潜伏的接地故障。常见情况有：  二次接线松动、脱落，因设备受到震动和人为误碰等影响，碰触金属外壳，造成直流接地故障。二次线绝缘表皮容易受到安装不当的转动部件刮蹭，从而导致绝缘层的磨损造成直流接地。

针对以上问题，可采取以下针对性措施：

（1）针对由于一次设备本体二次电缆运行环境恶劣，绝缘下降严重的情况，建议在波纹管内增加带加厚绝缘层或者铠装电缆，增加电缆绝缘绝缘性。同时针对主变本体元件及电缆直流接地后停电处理降低供电可靠性，不停电临时处理增加设备隐患的问题，建议对主变本体元件及电缆冗余配置，当一个 故障时即使暂时拆除也有另外一副接点能够保证功能不缺失，能够增加设备运行可靠性。

（2）针对室外长电缆和端子箱、机构箱内二次回路绝缘降低的情况，在设备验收和停电定检时，对室外容易发生直流接地的断路器机构箱、端子箱、瓦斯接线盒和刀闸辅助接点接线盒等设备部位做好防潮封堵、防雨措施。对户外端子箱、汇控柜、机构箱和箱体的加热设施做好选型和布局，重点关注箱体的密封、防潮封堵和通风孔的设置，防止因受潮导致箱体内二次元器件的老化、绝缘下降。结合设备停电，检查瓦斯接线盒、CT 接线盒、压力表等元件的运行工况，落实封堵和防雨措施，对已发现明显受潮、锈蚀的元器件接点进行处理或更换。梅雨季节及暴雨后对户外端子箱、汇控柜、机构箱的箱体内部是否存在漏水、渗水痕迹的情况进行查明，着重检查箱体内二次元器件表面及接点是否存在发霉现象，箱体内部是否腐蚀生锈、箱门关闭是否严密，门锁是否完好;重点检查开关机构箱、汇控柜、端子箱箱体是否存在全封闭情况，是否有通畅的通风口，通风口是否存在堵塞或进水，必要时可加大通风口;检查箱体内部温度、湿度控制器设置是否符合厂家要求，加热器是否正常投入运行，加热器外部输入交流电源是否正常等。

（3）结合设备停电定检和缺陷统计分析，建立直流回路绝缘数据库，加强绝缘管理，对经常性发生绝缘下降的直流回路进行统计分析，针对绝缘较差的回路重点关注，对绝缘较低的元器件进行更换，同时将故障频发部位的绝缘加强要求写入技术标书，消除绝缘薄弱点和易损點，有效防范直流接地故障的发生。

3 总结

通过对近几年直流接地缺陷的总结和分析，我们可以看出直流系统绝缘降低部位及直流接地发生原因存在普遍性。针对这些统计发现的问题从设计和验收环节进行把控，从设计规范和反措、制度层面固化要求，能够消除故障显著发生点，有效延长设备整体绝缘强度，降低二次系统直流接地发生的频度与风险，保障电网安全可靠运行。