500kV 變電站直流接地典型缺陷的分析與處理

譚志聰,莫穎生

（廣東電網公司佛山供電局，廣東佛山,528000）

1 直流接地故障現象

2012 年02 月02 日某500kV 變電站直流系統發正極絕緣低告警信號，繼保人員迅速對其處理。此后直流系統間歇性地出現高阻接地。為徹底消除直流系統絕緣低隱患，確保該站二次系統可靠運行，繼保人員對全站直流回路進行了絕緣檢查。截至2012年03 月12 日，繼保人員共出發十余次，查出并排除了三大直流系統絕緣低隱患。

2 直流接地處理經過

2.1 馬達保護繼電器絕緣低處理

2012 年2 月2 日某500kV 變電站直流系統發絕緣低告警信號：Ⅱ段直流系統正極對地絕緣電阻降至36kΩ 且不斷浮動變化，Ⅱ段直流系統正極對地電壓降至30V。

圖1.1 某500kV 變電站500kV 繼保室2 環網監控電源接線示意圖

告警發生后，繼保人員迅速趕至現場。查看發現：主控樓直流配電室內Ⅱ段直流監控裝置（廠家為深圳奧特迅）選出接地故障在500kV 繼保室2 Ⅱ段直流分屏2。500kV 繼保室2 內Ⅱ段直流分屏2 監控裝置報出故障點位于203Z 環網監控電源。203Z在合閘位置，103Z 在分閘位置；Ⅰ段直流母線與Ⅱ段直流母線處于分列運行狀態。繼保人員將直流接地查找儀的信號源掛在Ⅱ段直流母線上，向下逐級查找。如圖1.1 示，①、③、⑤處報“有接地”，②、④等其他各直流負載處報“無接地”，最終鎖定該接地故障處于由500kV 繼保室2 17P 500kV 第四串開關測控屏去往50432 刀閘B 相匯控箱的遙信電纜（回路編號為S501）下級。

2 月3 日，繼保人員申請將50432 刀閘B 相匯控箱門及各相機構箱門開鎖。然后將與S501 電纜并聯的遙信電纜逐個用直流接地查找儀排查，確定故障位于50432 刀閘B 相機構箱，然后對該機構箱內并聯的遙信電纜逐個排查，確定故障位于該機構箱內馬達保護繼電器 (圖1.2，圖1.3，)。該繼電器的常開接點97、98 接入直流信號回路（97 接正極，98 接負極），常閉接點95、96接入交流控制回路（95 接電源側，96 接N 線），將該繼電器的97、98 外部接線解開包好后，搖絕緣發現97 對地為0 歐， 98 對地為∞。更換該繼電器后，全站Ⅱ段直流系統正極對地絕緣電阻恢復至300+千歐，對地電壓也升至50V。

圖1.2 S501 遙信回路示意圖 圖1.3 馬達保護繼電器實物圖

2 月9 日該站再次報Ⅱ段直流正極對地絕緣降低，通過上述方法逐點排查后發現故障點位于503217 刀閘C 相機構箱內的馬達保護繼電器。于是將95、96、97、98 外部接線均解開，搖絕緣發現95、96、97、98 對地電阻均為∞，96-97 間為0。結合3 日的現象可以判定是96-97 間絕緣不夠導致直流正極與交流N 線間高阻相連。由圖1.2 可知隔離開關交流電源故障信號與馬達保護繼電器告警信號并接在一起，正常運行時隔離開關機構箱內電機交流電源空開斷開，交流電源故障信號一直掛在后臺，故馬達保護繼電器告警信號可以取消。于是取消97-98 接點外部接線，拆下該繼電器送廠家研究。

為防止該型馬達保護繼電器存在類似缺陷，繼保人員于2012 年02 月10 日與該站值班人員溝通后，對500kV 所有隔離開關及接地刀閘機構箱內的馬達保護繼電器進行絕緣檢查并取消97-98 接點外部接線。檢查情況如附表1.1 所示。處理后絕緣上升至700kΩ，正極電壓恢復至53V。

2.2 馬達電源信號接點絕緣低處理

為徹底消除II 段直流系統絕緣低隱患，2012 年02 月20 日，經自動化遠動班與總調協商后，繼保人員對該站500kV 繼保室1的203Z（監控電源環網空開）所帶負荷進行絕緣測量。203Z 所帶負荷為500kV 繼保室1 的18P 500kV 母線及公用測控屏至22P 500kV 滄硯甲線、蝶滄甲線線路測控屏的測控裝置電源及測控遙信電源。具體測量方法為：將測控裝置電源或測控遙信電源空開斷開，用搖表分別測量空開正負極的絕緣。若正常，說明該空開所帶負荷絕緣正常；若絕緣低，則繼續用搖表測量空開下一級所帶負荷的絕緣。對測試結果中阻值小于10 M 的電纜繼續測量絕緣。結果如下：

（1） 對21P 3K2 空開所帶負荷進行絕緣測量，最終發現電纜編號為33DL-122（1）（至5033 開關端子箱）的電纜絕緣較低，在5033 開關端子箱測量相應電纜絕緣，發現電纜編號為33DL-184（3）（至50332 B 相主控箱）的電纜絕緣較低。

（2） 對18P 2K2 空開所帶負荷進行絕緣測量，最終發現電纜編號為WYH2-121（至2M 及公用設備端子箱）的電纜絕緣較低，在2M 及公用設備端子箱測量相應電纜絕緣，發現電纜編號為WYH2-183（3）（至5217 B 相主控箱）的電纜絕緣較低。

2012 年02 月21 日，對50332 B 相主控箱內33DL-184（3）電纜所帶負荷測量絕緣。最終發現故障點位于Q21 接點處，如圖2.1所示。Q21 為50332 刀閘B 相機構箱內馬達電源常開接點，用于發交流電源故障信號，如圖2.2 所示。

圖2.1 信號回路

圖2.2 馬達電源Q21 接點

用類似的方法查找出5217 接地刀閘A 相機構箱內Q11 馬達電源常開接點也存在絕緣低情況。

之前將馬達保護繼電器拆開之后，發現其常開常閉接點上帶有水珠。馬達電源常開接點也可能存在因機構箱內潮濕導致絕緣低的問題。對50332 刀閘B 相機構箱及5217 接地刀閘A 相機構箱進行檢查，發現機構箱通風孔處存在堵塞現象，如圖2.3 所示。由于機構箱內加熱器一直在工作，箱內的水蒸氣因通風孔堵塞而無法排出，從而導致機構箱內繼電器接點絕緣低。

圖2.3 機構箱內通風孔

2012 年2 月25 日該站II 段直流正母線對地絕緣再次降到400kΩ。之前對500kV 場地機構箱內馬達電源空開各接點搖絕緣時發現：50332 刀閘B 相機構箱及5217 母線地刀C 相機構箱內各有一接點對地絕緣為5MΩ，該處絕緣低可能影響II 段直流正母。繼保人員到現場觀察發現該馬達電源空開的控制回路為交流，信號回路為直流?？臻_平時斷開，交流控制回路常開接點斷開，直流信號回路的常閉接點帶正電，它與交流N 極接點之間絕緣不夠時就會報II 段正母對地絕緣降低。于是取消上述兩機構箱內的“交流電源故障”信號接線，II 段直流正母對地絕緣逐漸上升至999kΩ，對地電壓上升至55V。

為防止其他機構箱內馬達電源信號接點存在類似缺陷，繼保人員于2012 年03 月01 日對500kV 主變間隔所有隔離開關及接地刀閘機構箱內的馬達電源信號接點進行絕緣檢查并拆除該接線（220kV 線路間隔機構箱內馬達電源未接該信號）。處理后絕緣為+999.99K 和-999.99K，電壓恢復為+55V 和-55V。

3 缺陷原因參考意義

直流正極接地有造成保護誤動的可能，直流負極接地有造成保護拒動的可能；直流接地故障作為緊急缺陷，繼保人員在接到缺陷通知后必須馬上出發，在24 小時內處理完畢。該站的這起直流接地缺陷的根本原因在于機構箱的內部設計不夠合理，馬達繼電器及馬達空開內交流控制回路接點與直流信號回路接點之間電氣距離不夠，當有外界不利因素持續產生時，如機構箱內通風孔堵塞導致箱內水蒸汽匯集，進而引起接點間絕緣不夠，造成直流接地。該機構箱廠家為中外合資大型知名電力設備制造企業，尚出現這樣的問題；作為電力工作者，應加強對設備的平時運行維護和關注程度，發現家族型問題宜舉一反三，從而提高設備的運行維護水平。

[1] 國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護實用技術問答（第二版）.北京：中國電力出版社， 2000.

[2] 裘愉濤，姚集新，陳一芳，楊新民.繼電保護.北京：中國電力出版社,2005

[3] 能源部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊2（電氣二次部分）.北京：中國電力出版社,1991