換流站低壓直流系統(tǒng)接地故障及應(yīng)對措施

黃瑤玲，吳 萍，鄭 華，陳 瑤，姚其新

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430050）

0 引言

低壓直流系統(tǒng)作為換流站站用電系統(tǒng)的重要部分，它是一個獨(dú)立的系統(tǒng)，不受換流站直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，為直流輸電系統(tǒng)的控制系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動裝置、SCADA監(jiān)控系統(tǒng)等提供可靠穩(wěn)定的工作電源，直接影響整個直流輸電系統(tǒng)及交流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

本文通過葛洲壩換流站的直流接地故障案例，分析了換流站內(nèi)低壓直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生的主要原因?yàn)槭彝怆娎|或端子箱因施工工藝不良或設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致密封不嚴(yán)，電纜受潮絕緣減低發(fā)生直流接地，并針對此類情況所采取的一系列治理措施。

1 故障案例及原因分析

2017年8月葛洲壩換流站監(jiān)控系統(tǒng)頻發(fā)110 V直流I母、Ⅱ母絕緣接地，經(jīng)現(xiàn)場檢查控制樓一樓站用電室內(nèi)智能直流絕緣檢測裝置，發(fā)現(xiàn)110 V直流正電壓為6 V，負(fù)電壓為-111 V,直流系統(tǒng)存在正接地。隨后對智能直流絕緣檢測裝置報出的絕緣較低的各個支部逐一進(jìn)行排查，最終發(fā)現(xiàn)故障為極Ⅱ換流變B相分接頭控制柜內(nèi)分接頭檔位電阻盤回路電纜絕緣低引起。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)此次接地故障主要是由于極2換流變B相S3柜分接頭檔位電阻盤因大雨后受潮所致。由于換流變S3柜特殊結(jié)構(gòu)（內(nèi)有分接頭檔位機(jī)械連桿），加上葛洲壩換流站換流變年代久，遠(yuǎn)柜門密封膠條有所老化，每逢下雨就會使柜內(nèi)受潮。現(xiàn)場對分接頭操作箱使用防雨布進(jìn)行了包扎處理，將分接頭連桿和呼吸孔進(jìn)行了密封處理，確保漏水事件不再發(fā)生。根據(jù)現(xiàn)場檢查情況，已更換所有換流變各控制柜密封膠條，并檢查箱體氣密性；已考慮在換流變控制柜上方加裝防雨棚或者防雨小間，防止雨水直接進(jìn)入柜體。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2012年至今，湖北地區(qū)5座換流站低壓直流110 V系統(tǒng)發(fā)生外部回路直流接地故障共計(jì)19次，直流接地故障原因主要是低壓直流系統(tǒng)分布范圍廣、外露部分多、電纜多，很容易受塵土、潮氣的腐蝕，使某些絕緣薄弱元件絕緣降低，甚至絕緣破壞造成直流接地；或由于施工質(zhì)量原因造成的直流絕緣降低或經(jīng)高阻抗接地。分析直流接地的原因有如下幾個方面：

（1）直流換流站內(nèi)大型充油設(shè)備（換流變、平抗、主變、高抗）比較多，在基建時存在部分本體保護(hù)元件（如瓦斯繼電器、油流繼電器、壓力繼電器等）接線盒電纜“高掛低用”的情況，從而導(dǎo)致雨水倒灌至接線盒導(dǎo)致直流接地或節(jié)點(diǎn)短路的情況。

（2）二次回路絕緣材料不合格、絕緣性能低；施工質(zhì)量合格，電纜存在劃傷、刻痕情況或運(yùn)行時間較長，出現(xiàn)老化現(xiàn)象，或存在某些損傷缺陷、如磨傷、砸傷、壓傷、扭傷或過流引起的燒傷等。

（3）二次回路及設(shè)備嚴(yán)重污穢和受潮、端子箱進(jìn)水，使直流對地絕緣嚴(yán)重下降導(dǎo)致保護(hù)報警甚至跳閘。

（4）小動物爬入或小金屬零件掉落在元件上造成直流接地故障；某些元件有線頭、未使用的螺絲、墊圈等零件，掉落在帶電回路上。

2 直流系統(tǒng)接地故障的查找方法

2.1 直流系統(tǒng)接地查找的一般原則

（1）對于一般的直流電源饋線，查找時使用瞬停的方法。即斷開某一饋線刀閘的直流負(fù)荷開關(guān)，然后快速地合上(切斷時間不能大于3)，觀察絕緣監(jiān)察裝置中的接地信號是否瞬時消失，如果沒有消失，再去選擇其他的饋線。

（2）對于一些重要的直流電源饋線，就目前的查找手段，可利用快速接地查找儀器進(jìn)行快速定位。即將快速接地查找儀接入接入直流系統(tǒng)正負(fù)極，自校驗(yàn)裝置后，進(jìn)行異常支部的測試，確定該支部是否存在接地。

2.2 查找接地點(diǎn)的具體步驟

（1）首先，通過絕緣監(jiān)測裝置確定出是正極接地或負(fù)極接地，并且讀出其接地電阻值的大小。

（2）利用絕緣監(jiān)測裝置報出接地支部信息，瞬時停止不重要的直流饋線，觀察接地信號的變化。

（3）借助快速接地查找儀在直流負(fù)荷屏內(nèi)進(jìn)行饋線支路的快速查找。在查找過程中，首先快速對每一組支部進(jìn)行排查，確定接地支路所在位置，再對該支路所在負(fù)荷段進(jìn)行逐個排查，確認(rèn)故障支路。

（4）在直流負(fù)荷屏內(nèi)檢查出故障支路后，再沿著該支路的直流電源二次回路依次向接地點(diǎn)方向查找，直到找到接地點(diǎn)為止，然后對其進(jìn)行處理。

3 直流接地故障應(yīng)對措施

對于直流換流站來說，換流變壓器、平波電抗器等大型充油設(shè)備的本體保護(hù)發(fā)生直流接地使保護(hù)誤動，將直接導(dǎo)致直流輸電系統(tǒng)的停運(yùn)，嚴(yán)重影響跨區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。因此，在日常運(yùn)行維護(hù)工作中，特別重視對直流系統(tǒng)的接地故障處理和隱患分析。

目前，對換流站直流系統(tǒng)接地故障的處理方法和措施主要有以下幾種：

（1）在發(fā)生直流接地故障時，運(yùn)維人員快速響應(yīng)，利用絕緣監(jiān)測裝置報出故障信息進(jìn)行再次巡查查找故障支路，同時借助接地查找儀器在直流負(fù)荷屏內(nèi)進(jìn)行故障精細(xì)查找，縮短故障查找時間，減小直流接地對換流站控制保護(hù)系統(tǒng)的影響。

（2）對大型充油設(shè)備（換流變、平抗、主變、高抗）的本體保護(hù)的二次回路絕緣和本體接線盒防雨防潮情況開展重點(diǎn)隱患排查和治理工作。重點(diǎn)檢查本體保護(hù)接線盒電纜走向，是否存在“高掛低用”情況，并對存在“高掛低用”的本體保護(hù)元件（如瓦斯繼電器、油流繼電器、壓力繼電器等）的接線盒電纜及電纜格蘭頭進(jìn)行更換，對存在進(jìn)水隱患的各本體端子箱（接線盒）電纜護(hù)套（管）進(jìn)行封堵、底部打孔、調(diào)整電纜走向等各項(xiàng)防雨防潮治理。

（3）對戶外開關(guān)、刀閘、互感器等端子箱開展防潮治理工作。對室外端子箱有條件的加裝防雨罩，對端子箱蓋子更換老化密封圈，對可能導(dǎo)致受潮的孔洞進(jìn)行封堵，定期檢查端子箱內(nèi)溫濕度加熱器工作情況等。