220kV湾畔站Ⅰ段直流负母Ⅱ段直流负母同时接地案例分析

叶秋晓 汤野

广东电网有限责任公司惠州供电局 广东惠州 516001

摘要:直流系统作为变电站继电保护及安全自动装置、控制、信号、事故照明等系统的电源供给，直流系统的可靠运行对变电站的安全运行起着至关重要的作用。直流系统的常见故障就是直流接地。本文从现场实际直流接地案例入手进行分析，总结了直流接地查找的方法与步骤，提出了一些人工查找直流接地的个人见解，对电力系统直流接地故障处理有一定参考借鉴意义。

1 引言

变电站的直流系统很容易受到各方面的影响发生直流接地故障。一般情况下，直流系统发生一点接地时，不会引起任何危害，但必须及时消除，否则可能演变成两点接地，造成信号、保护和控制回路发生误动或拒动，熔断器熔断，直流系统短路等严重后果。因此，发生直流系统接地故障时，如何快速准确查找直流接地故障点变得尤为重要。

2 直流接地的原因

直流系统分布范围广、外露部分多、电缆多、且较长，所以很容易受自然因素、气候因素、环境因素、人为因素的影响，使某些绝缘薄弱元件绝缘降低，甚至绝缘破坏造成直流接地。故障的原因具体有如下几个方面:

( 1) 二次回路、二次设备绝缘材料不合格、绝缘性能低，或年久失修、严重老化，或存在某些损伤缺陷、如磨伤、砸伤、压伤、扭伤、剥伤或过流引起的烧伤等。

( 2) 直流系统、电气设备及二次回路所处环境严重污秽或运行在阴雨、潮湿的气候中，恶劣的环境状况使电气设备对地绝缘严重下降，易诱发直流接地。例如在大雨天气，雨水飘入未密封严实的户外二次接线盒，使接线桩头和外壳导通起来，引起接地。

( 3) 小动物爬入或小金属零件掉落在元件上造成直流接地故障，如老鼠、蜈蚣等小动物爬入带电回路;在二次回路上工作时，金属零件掉在带电的直流回路上，造成直流回路与金属屏短接而接地; 二次线绝缘皮容易受到转动部件的磨损，便造成直流接地。

( 4) 电气设备和二次回路由于设计、安装、维护及运行不合理或错误，可产生平时不易发现的潜伏的接地故障。常见情况有: 二次回路的带电端固定不牢固或断线，因设备受到震动和人为误碰等影响，造成直流接地故障; 在二次接线中，电缆芯的一头接在端子上运行，另一头被误认为是备用芯或者不带电而让其裸露在铁件上，引起接地; 直流带电设备与接地设备或交、直流带电设备之间绝缘间距由于设计及安装的太小，当带电设备或直流回路出现过电压时，有可能将间隙击穿，形成直流接地。

3 直流接地故障案例分析

2020年6月8日，湾畔站发生直流接地，湾畔站为户外GIS站，当时天气大雨转中雨，现场直流系统报Ⅰ段直流系统负母绝缘状态异常及Ⅱ段直流系统负母绝缘状态异常，查看绝缘监测装置显示，如下表及图所示：

电压/绝缘记录表
Ⅰ段直流系统					Ⅱ段直流系统
万用表测量值			绝缘监测显示值		万用表测量值			绝缘监测显示值
U	114.93V		U	115.4V	U	115.0V		U	115.1V
U+	93.0V		U+	93.5V	U+	75.9V		U+	75.8V
U-	21.93V		U-	21.9V	U-	39.1V		U-	39.4V
Vac	0.2V		R+	999kΩ	Vac	0.1V		R+	999kΩ
			R-	11.9kΩ				R-	41.8kΩ
			Vac	-				Vac	-
对地电压情况		稳定þ 波动¨ 波动周期： 波动 U+： V 范围 U-： V			对地电压情况		稳定þ 波动¨ 波动周期： 波动 U+： V 范围 U-： V
电压波动原因					电压波动原因

图1Ⅰ段在线绝缘装置 图2ⅠI段在线绝缘装置

通过查看直流系统检测仪，直流Ⅰ段并未有显示绝缘降低的支路，但是直流系统Ⅱ段绝缘监测仪显示161馈线绝缘低。Ⅱ段直流系统160、161馈线分别为10kVⅠ段高压柜开关储能电源II（断开状态）10kVⅡⅢ段高压柜保护测控装置电源Ⅱ（合上状态），绝缘地点比较明确为161馈线。根据现场天气情况，10kV户外设备仅有电容器本体及电容器W0地刀，则判断接地点应该在电容器处，但电容器保护都处于热备用状态，随时需投入或退出，装置电源不能断开，因此优先将10kVⅡⅢ段母线上的所有电容器开关柜W0地刀刀闸位置进行拆出并用绝缘胶布包好，Ⅱ段直流系统绝缘恢复，再对电容器W0刀闸机构拆开检查，发现刀闸辅助开关端子锈蚀严重，并伴有水迹，所以导致Ⅱ段直流系统绝缘降低。现将12台电容器开关柜端的W0地刀信号位置正负电接线拆除，并用绝缘胶布包好，待检修班将辅助开关处理完成，才可恢复开关柜接线。

图3 W0地刀辅助开关

Ⅰ号直流系统的直流接地不明显，需要借助直流直接地查找仪，退出绝缘装置平衡桥 Ⅰ号直流系统接地点，将仟顺直流接地查找仪接入直流系统中，接地查找仪显示绝缘如下图

图4 绝缘装置平衡桥 图5 仟顺接地查找仪

使用手持器逐个查找馈线屏所有投运馈线支路，发现以下馈线有接地波形，且报接地。

I段直流馈线屏 1HK4（与2HK5环）110kV GIS刀闸、地刀信号电源I）、1HK5（与2HK6环）110kV GIS刀闸、地刀控制电源I）沿着馈线电缆指示牌往下查找，电缆下端至110kV湾安甲线1715间隔汇控柜110kV GIS刀闸、地刀信号电源总空开，，该柜出线电缆检测到接地信号，由于信号空开为各个间隔信号电源手牵手接入，继续往下查找，找到110kV湾樟线 1718信号电源有接地，在屏内再继续查找确认110kV湾樟线 171840地刀分位指示灯的73SN电缆有明显的正弦波且报接地，查找最终在端子排上确认T3-139电缆有正玄波且报接地，解除T3-139电缆后接地消失，经确认主要是该间隔的机构已经被拆除，且航空插只是用塑料胶带包裹，暴雨后航空插线头进水刀闸直流接地。

将110kV湾樟线 1718汇控柜端子排的T3-139解开，并用绝缘胶布包好，将110kV湾樟线 1718汇控柜110kV GIS刀闸、地刀信号电源及110kV GIS刀闸、地刀控制电源一并断开，待检修班将航空插进水线头处理好后，才可恢复临时措施。

图7 接地点位置

4　查找直流接地要点及方法总结

　　（1）雨天雾天时首先排查室外设备，室外设备若外壳被破坏、锈蚀，导致雨水进入端子排，往往造成直流接地；室外断路器端子箱防潮袋老化，失去吸水作用时，会导致水蒸气在端子箱内部凝结，滴落到端子排时会造成直流接地，因此防潮袋定期更换有重要意义。

（2）当确定某台设备发生直流接地时，在保护装置、继电器、二次回路没有明显外伤时，应首先对外部回路摇绝缘，内部回路由于在室内，线都比较短，发生接地的概率较小，当把外部回路排除后，再检查内部回路。

（3）绝缘监测装置在发生直流接地时对直流接地点的定位有准确性非常重要，如果能正确报出支路，将大大较少锁定接地点的时间，所以绝缘监测装置验收时应确保每个支路的准确性。

（4）需熟悉使用仟顺接地查找仪辅助查找绝缘接地，并且使用接地查找仪时需拆除平衡桥接地后，查找结果更为精准，手持接地查找仪使用时，需同时钳馈线正负极并查看波形，波形为标准正玹波才可判断有接地产生。

5 结束语

直流系统接地故障严重影响到系统的安全稳定运行，因此正确掌握直流接地故障的查找和排除方法以及有效的预防接地措施是非常有必要的，当前查找直流接地更多是依靠实践和经验，精通直流回路系统运行和维护的方法，熟练掌握快速查找和处理直流接地故障的经验方法，有利于及时处理故障，以保证设备的安全运行，确保电网稳定运行。

参考文献

［1］ 刘晓忠，王宁国，李靖波． 变电站直流接地原因及预防措施［J］． 电力安全技术，2009，11( 3) : 56．

［2］ 陈卫容，曹素红，陈炎明． 变电站直流接地故障查找的方法和步骤［J］． 工程技术．

［8］ 海青． 常见变电站直流接地分析及查找方法［J］． 应用技术，2011，5: 115 － 116．