陰雨季節一起典型直流接地故障的處理及探討

江蘇常熟發電有限公司 王屹峰

直流電源系統作為發電廠、變電站繼電保護及通信自動化等設備操作電源的供應保障，對于保障電廠負荷平穩運轉具有關鍵意義，同時也影響著各級電網的穩定運行。一旦發電廠或變電站出現接地故障，直流系統的絕緣就會明顯降低，配套監測裝置就會報警并啟動選線，值班人員應立即找出并消除直流接地點，否則就會對生產運行造成嚴重后果。本文以常熟發電繼電器樓在多雨季節發生的直流接地事件為例，介紹其解決過程，分析其產生原因并針對性提出相關的解決措施。

常熟發電繼電器樓110 伏直流系統主要為繼電保護、通信自動化裝置等控制操作回路設備等負荷供電；220 伏直流系統為發電機事故潤滑油泵、事故氫密封油泵、汽動給水泵的事故潤滑油泵、UPS系統等負荷供電。

當變電站或發電廠直流系統的正極發生接地故障時，由于負極電源一般與跳閘線圈相連，保護裝置容易發生誤動，而當負極發生接地故障時，則有可能面臨保護拒動的風險，當正負極同時接地時，跳合閘回路就會短路，燒壞繼電器觸點并使電源保險熔斷，控制回路就會失電，電力安全運行也會受到巨大威脅。因此，一旦出現直流接地，必須迅速排除故障，避免長時間運行。

實例分析

在某個陰雨天，常熟發電500千伏繼電器樓110伏直流二段出現正對地絕緣低報警，選線裝置啟動。如圖1、圖2所示。

通過監測裝置的顯示進行了對應檢查，發現500千伏線路故障錄波器LOABA014653一根外部電纜絕緣低（5013A相），同時5623線保護屏II中LOABA014654電纜公共端絕緣低（5013開關跳閘位置A/B/C相），由于兩根電纜拆后只會影響5013A相的故障錄波器采樣和5013開關位置A/B/C三相顯示，不影響開關主保護動作，考慮天氣情況，先暫時斷開對應的外部電纜并打開連片，等待天氣晴朗后再進行檢查。如圖3和圖4所示。

天氣轉晴后，通過開箱檢查，并對照如圖5 所示的圖紙，先測量了就地端子箱到500千伏線路I保護屏II和500千伏線路故障錄波器的三根電纜的絕緣，發現絕緣顯示正常，然后測量就地端子箱cb（2）-85、cb（2）-87、cb（2）-89 三個節點到中控箱X03-29、X04-29、X05-29的電纜絕緣，發現由X03-29和X04-29到就地端子箱的這兩根電纜絕緣效果不好，通過更換備用芯，絕緣恢復正常，報警消失。

圖1 絕緣監測裝置顯示

圖2 選線裝置顯示

圖3 斷開LOABA014653電纜

圖4 斷開LOABA014654電纜

圖5 500千伏第1串線路側邊斷路器（5013）輔助接點連接圖（對應部分）

為防止水汽繼續影響絕緣強度，在更換電纜備用芯后，使用吹風機對就地端子箱進行吹風干燥，經過定時觀察，絕緣監測顯示正常，沒有再出現報警。

故障原因分析

此次接地故障發生時正處在陰雨天，環境濕度較高，因此引起電纜絕緣性能下降。升壓站就地端子箱由于水汽冷凝而在箱壁和端子排上產生水露，進而發生短路接地。同時檢修人員查勘后發現，500 千伏升壓站就地端子箱密封條部分脫落導致內部進水并積聚污垢，判斷均為導致此次直流系統接地故障的重要原因。

另外一個原因就是，現有絕緣監測手段單一。由于環境因素很大程度上影響著設備的絕緣水平，若非直接接地，絕緣監測裝置缺乏對于干燥環境下絕緣較差設備的檢測能力，僅對潮濕環境下出現絕緣性能降低的情況反應靈敏。由此可見，提高設備的絕緣性能不僅需要優化設備材質，還應保證設備處在良好的環境下運行。

解決流程的探討

（1）判斷是否存在天氣的影響。若處于陰雨季節，可以考慮環境濕度偏高對回路絕緣性能的影響。

（2）詢問運行人員，并檢查保護屏告警信號及故障錄波器波形。若有其他異常信號與報警信號一同發出，可以輔助判斷。

（3）檢修人員到達現場后，觀察并記錄正負對地電壓及當前絕緣強度。當直流系統正常運行時，正負極之間電壓保持不變。若發生直流接地故障，以負極接地為例，由于參考電位向負極一側偏移，正極對地電壓會明顯升高。

（4）接地故障查找：直流接地查找一般采用在線監測法和拉路法。在線監測法是通過繼電器樓選線裝置判斷故障支路，對照圖紙進行分析。可快速查找直流接地故障。拉路法一般以“先信號后控制、先室外后室內”為原則展開。檢修人員在確定大致范圍后通過斷開支路空開來觀察故障的恢復情況，從而確認故障支路及故障點的位置所在。

（5）接地故障排除：若故障點出現在公共回路上，可先對回路線纜連接處進行檢查，例如電纜頭、各連接端子等。若故障點出現在重要回路上，則應先申請停電再進行處理。除利用選線裝置幫助判斷以外，還可利用直流接地故障查找儀確認故障點，便于提高查找效率。

優化思路

為了有效防止在陰雨天氣頻繁發生直流接地事件，結合電廠實際情況主要提出如下幾條優化思路：

（1）在之后的基建施工方面提高相關施工規格及驗收要求，從根本上避免直流系統接地故障的發生。

（2）根據現場查勘情況，500千伏升壓站就地端子箱大部分都有不同程度的老化和銹蝕，應定期檢查端子箱、機構箱的密封性，及時修復損壞脫落的密封條。檢查端子箱、機構箱內加熱器和除濕器的工作性能，及時更換效果不佳的裝置。

（3）保證斷路器端子箱、機構箱等二次電纜穿管處的封堵措施完備，對就地端子箱周圍一圈土地以磚塊或水泥鋪設澆灌，以有效阻隔雨后濕潤泥土中的水汽上升。

（4）陰雨天環境潮濕，易產生污漬，應組織人員對就地端子箱及保護屏柜的回路線纜進行清理，著重檢查回路線纜連接處，保持清潔干燥。

（5）對于運行時間過長、絕緣老化的設備，及時上報，利用線路檢修停電期進行整改。

（6）相關檢修班組可以編寫《查找直流接地故障作業指導書》，使查找流程規范化、程序化，加快排除故障的速度。

（7）學習新的直流接地測試儀的使用方法，加快查找接地點的速度。

總結

縮短直流接地故障存在的時間，可以減少繼電保護及自動裝置和斷路器的誤動和拒動，從而可以減少事故停電造成的損失，可以減少因直流接地造成的直流電源短路而引起的設備損壞事故。針對直流系統，日常的防范以及出現直流接地點后的處理措施都亟待我們去改進和提升。