二次系統(tǒng)直流接地故障頻發(fā)點(diǎn)分析與建議

羅昕宇

摘要：綜自變電站中存在大量的二次電纜，二次電纜絕緣層會(huì)由于運(yùn)行環(huán)境和自然老化等原因，絕緣性能會(huì)下降。當(dāng)絕緣下降的部位與金屬或者雨水接觸時(shí)，將會(huì)發(fā)生直流接地。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)二次絕緣下降部位具有普遍性，通過(guò)對(duì)這些部位進(jìn)行前期控制，能有效降低直流接地發(fā)生的概率。

關(guān)鍵詞：直流接地、二次電纜、前期控制

0 前言

在綜自變電站中，由于二次系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備的監(jiān)視、測(cè)量、控制等功能，有大量二次電纜鋪設(shè)在整個(gè)開(kāi)關(guān)廠。由于施工工藝不到位、設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣、絕緣層自身老化劣化等原因，二次電纜運(yùn)行一段時(shí)間后絕緣性能下降，在與金屬構(gòu)件絕緣距離不足時(shí)就出現(xiàn)了變電站內(nèi)最常見(jiàn)的缺陷之一——直流接地。由于直流系統(tǒng)交錯(cuò)復(fù)雜，甚至存在直流環(huán)網(wǎng);同時(shí)部分電纜連接至一次設(shè)備上，不停電無(wú)法進(jìn)行缺陷定位和處理，缺陷查找和處理往往非常困難，且耗時(shí)耗力;同時(shí)多點(diǎn)直流接地缺陷發(fā)生時(shí)還可能造成保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)安全產(chǎn)生極大的隱患。二次絕緣老化屬于正常現(xiàn)象，即使運(yùn)行環(huán)境良好，絕緣層也會(huì)老化劣化，是必然發(fā)生的，但是通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)在某一些環(huán)節(jié)絕緣降低的情況尤為突出，對(duì)這些環(huán)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)或者管控，可以有效降低二次電纜破損幾率，進(jìn)而降低直流接地出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。

1 缺陷分析

自2015年1月1日統(tǒng)計(jì)，某供電局共發(fā)生直流接地重大、緊急缺陷120次。對(duì)缺陷按照故障發(fā)生部位進(jìn)行分類分析，其中主變本體元件至端子箱22條，隔離開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)、斷路器本體至端子箱23條，室外開(kāi)關(guān)廠長(zhǎng)電纜直流接地34條，其他原因（交直流串電、第一第二組直流系統(tǒng)串電、電纜施工工藝問(wèn)題、保護(hù)測(cè)控裝置插件內(nèi)部擊穿接地等）22條，查不出絕緣降低點(diǎn)，絕緣水平恢復(fù)，缺陷自然消除19條（其中500kV2條，220kV6條，110kV9條，35kV5條）。可以看出直流接地在室外發(fā)生占比較高。以主變?yōu)槔?，?duì)主變本體元件涉及直流接地缺陷進(jìn)行分析可以得出：

從表中數(shù)據(jù)可以看出，主變上基本所有涉及二次回路的元器件均有直流接地分布，其中瓦斯繼電器較少，壓力釋放閥、油位計(jì)、有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)、油流繼電器分布基本差不多，繞溫表接地?cái)?shù)量最少。從缺陷查找和處理記錄分析可以得出，主變本體涉及的直流接地故障主要是輔助開(kāi)關(guān)接點(diǎn)受潮或者電纜連接處、彎曲處絕緣降低，這種情況首先考慮防雨、防凝露措施，加裝防雨罩并密封好二次接線盒，做好輔助開(kāi)關(guān)接點(diǎn)保護(hù)和絕緣措施;對(duì)于二次電纜絕緣降低，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)主要存在兩種情況：一是連接處施工工藝不到位，存在擠壓、嚴(yán)重彎曲或者密封不良的情況;二是波紋管有破損，雨水滲漏并在波紋管下垂處積水，造成電纜老化或絕緣降低對(duì)波紋管放電。

2 處理與建議

通過(guò)上述分析，可以得出直流接地最容易發(fā)生的部位是室外二次電纜連接處或者輔助開(kāi)關(guān)接點(diǎn)：針對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)行在戶外的一次設(shè)備，由于端子箱、機(jī)構(gòu)箱、壓力釋放閥等元器件密封不良，或暴露在這些環(huán)境中的元器件未采取有效防雨防潮措施，導(dǎo)致電纜、含金屬外殼的設(shè)備和二次元器件對(duì)地（或?qū)饘偻鈿ぃ┙^緣性能大大降低，從而導(dǎo)致直流接地;電纜、設(shè)備、元器件、二次回路等由于施工、維護(hù)不合理或錯(cuò)誤，可產(chǎn)生平時(shí)不易發(fā)現(xiàn)的潛伏的接地故障。常見(jiàn)情況有： ?二次接線松動(dòng)、脫落，因設(shè)備受到震動(dòng)和人為誤碰等影響，碰觸金屬外殼，造成直流接地故障。二次線絕緣表皮容易受到安裝不當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)部件刮蹭，從而導(dǎo)致絕緣層的磨損造成直流接地。

針對(duì)以上問(wèn)題，可采取以下針對(duì)性措施：

（1）針對(duì)由于一次設(shè)備本體二次電纜運(yùn)行環(huán)境惡劣，絕緣下降嚴(yán)重的情況，建議在波紋管內(nèi)增加帶加厚絕緣層或者鎧裝電纜，增加電纜絕緣絕緣性。同時(shí)針對(duì)主變本體元件及電纜直流接地后停電處理降低供電可靠性，不停電臨時(shí)處理增加設(shè)備隱患的問(wèn)題，建議對(duì)主變本體元件及電纜冗余配置，當(dāng)一個(gè) 故障時(shí)即使暫時(shí)拆除也有另外一副接點(diǎn)能夠保證功能不缺失，能夠增加設(shè)備運(yùn)行可靠性。

（2）針對(duì)室外長(zhǎng)電纜和端子箱、機(jī)構(gòu)箱內(nèi)二次回路絕緣降低的情況，在設(shè)備驗(yàn)收和停電定檢時(shí)，對(duì)室外容易發(fā)生直流接地的斷路器機(jī)構(gòu)箱、端子箱、瓦斯接線盒和刀閘輔助接點(diǎn)接線盒等設(shè)備部位做好防潮封堵、防雨措施。對(duì)戶外端子箱、匯控柜、機(jī)構(gòu)箱和箱體的加熱設(shè)施做好選型和布局，重點(diǎn)關(guān)注箱體的密封、防潮封堵和通風(fēng)孔的設(shè)置，防止因受潮導(dǎo)致箱體內(nèi)二次元器件的老化、絕緣下降。結(jié)合設(shè)備停電，檢查瓦斯接線盒、CT 接線盒、壓力表等元件的運(yùn)行工況，落實(shí)封堵和防雨措施，對(duì)已發(fā)現(xiàn)明顯受潮、銹蝕的元器件接點(diǎn)進(jìn)行處理或更換。梅雨季節(jié)及暴雨后對(duì)戶外端子箱、匯控柜、機(jī)構(gòu)箱的箱體內(nèi)部是否存在漏水、滲水痕跡的情況進(jìn)行查明，著重檢查箱體內(nèi)二次元器件表面及接點(diǎn)是否存在發(fā)霉現(xiàn)象，箱體內(nèi)部是否腐蝕生銹、箱門關(guān)閉是否嚴(yán)密，門鎖是否完好;重點(diǎn)檢查開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱、匯控柜、端子箱箱體是否存在全封閉情況，是否有通暢的通風(fēng)口，通風(fēng)口是否存在堵塞或進(jìn)水，必要時(shí)可加大通風(fēng)口;檢查箱體內(nèi)部溫度、濕度控制器設(shè)置是否符合廠家要求，加熱器是否正常投入運(yùn)行，加熱器外部輸入交流電源是否正常等。

（3）結(jié)合設(shè)備停電定檢和缺陷統(tǒng)計(jì)分析，建立直流回路絕緣數(shù)據(jù)庫(kù)，加強(qiáng)絕緣管理，對(duì)經(jīng)常性發(fā)生絕緣下降的直流回路進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，針對(duì)絕緣較差的回路重點(diǎn)關(guān)注，對(duì)絕緣較低的元器件進(jìn)行更換，同時(shí)將故障頻發(fā)部位的絕緣加強(qiáng)要求寫(xiě)入技術(shù)標(biāo)書(shū)，消除絕緣薄弱點(diǎn)和易損點(diǎn)，有效防范直流接地故障的發(fā)生。

3 總結(jié)

通過(guò)對(duì)近幾年直流接地缺陷的總結(jié)和分析，我們可以看出直流系統(tǒng)絕緣降低部位及直流接地發(fā)生原因存在普遍性。針對(duì)這些統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題從設(shè)計(jì)和驗(yàn)收環(huán)節(jié)進(jìn)行把控，從設(shè)計(jì)規(guī)范和反措、制度層面固化要求，能夠消除故障顯著發(fā)生點(diǎn)，有效延長(zhǎng)設(shè)備整體絕緣強(qiáng)度，降低二次系統(tǒng)直流接地發(fā)生的頻度與風(fēng)險(xiǎn)，保障電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。