变电站防止直流绝缘故障的措施与策略

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【摘 要】变电站内的直流系统有着分支较多的供电网络，其自身的对地绝缘情况受到直流电缆对地电容的影响。并且变电站内改建和扩建工程越来越多，使得直流系统越来越复杂，对供电网络的影响不断加深。本文就直流系统运行异常的三种情况分别举例说明，然后根据其中出现的问题给分析直流系统绝缘异常故障出现原因，给出变电站防止直流绝缘故障的措施与策略，希望对变电站直流绝缘故障的防止起到一定的帮助。

【关键词】变电站；直流系统；绝缘故障；措施

在变电站中，直流系统为二次设备供应稳定的直流电源，这些二次设备包括控制、信号、继电保护和自动装置等。一般而言，直流系统被人们称作变电站的“心脏”。但对于大型多分支供电网络而言，接地故障的发生概率较大。此外，供电支路不断增加，外加上电容、气候和检修工艺等方面的影响，会导致绝缘整体下降，直流绝缘故障告警信号被触发。针对近年来一些变电站出现的运行异常情况和直流系统接地监测的装置原理，进行下述分析。

1 直流系统运行异常情况

1.1 油位计进水导致直流接地

某变电站在去年夏季曾出现频繁地绝缘故障告警信号，直流Ⅰ段控母正极和负极的对地电压发生较为严重的偏移。针对这一问题，运维人员进行了正常的监视，检修人员也多次进行检修，但都没发现问题所在。经过初步检修，检修人员认为继保小室内的直流存在接地问题，于是运用拉路法对接地情况进行查找，并运用钳型电流表对泄漏电流进行监测，都未能发现故障存在之处。

该地在夏季为多雨时节，直流Ⅰ段母线在雨天的对地电压并不太差，但是在雨后第二天，天气开始好转时，直流母线电压的正对地超过90V，负对地低于20V。根据这一情况，变电站工作人员经过分析后认为，油位计未密封好，油位计中进入一些雨水，造成油位计内的直流回路接地。对油位计检查后发现，油位计内存在少量水珠，封堵部位松动，而直流回路位于油位计中上位置。所以在雨天，油位计位于雨水上方，未产生直流接地情况。可在雨停后，随着气温升高，水分出现蒸发使得水蒸气上升，凝结于直流电部位，使得直流发生接地。对油位计进行干燥处理后，直流接地告警消失。

1.2 故障录波器输入回路绝缘不良

某变电站在11月份曾出现频繁绝缘故障告警信号，直流Ⅱ段控母正极和负极的对地电压发生较为严重的偏移。对于所出现的这一问题，运维人员进行正常监视，检修人员也多次进行检修，但都没发现问题所在。雨天时，直流母线电压的正对地超过100V，负对地低于20V。此时，母线绝缘电阻比设定的正常值低20kΩ，直流接地监测装置告警。

经过检测后，检修人员发现故录开关量采集板件影响着部分支路的对地绝缘。根据相关的分析，得出以下结论：直流Ⅱ段母线的绝缘出现下降，且故录开关量采集板件存在不良的对地绝缘。经过详细检查后，检修人员确定问题产生的原因在于故障录波器其中一个开关量的输入回路出现绝缘不良。母线对地绝缘电阻在雨天出现下降，电压出现严重偏移。变电站运行情况表明，直流Ⅱ段母线的对地整体绝缘极有可能下降。

1.3 绝缘老化导致直流母线异常

某变电站在去年12月份曾出现频繁直流Ⅰ段绝缘故障告警信号，潮湿天气时加重。在问题出现初期，检修人员认为问题由系统对地整体绝缘下降所致。但是事实证明，1号电容器的网门闭锁回路引出线存在不良的对地绝缘。在对相关引出线进行更换后，直流母线Ⅰ段对地绝缘开始恢复正常工作状态。

3 直流系统绝缘异常故障原因

一般而言，直流对地整体绝缘下降和直流接地故障都会触发变电站内的直流接地故障告警信号。其中，绝缘老化和检修工艺不到位都会导致直流接地。在直流系统出现对地整体绝缘下降问题时，这一问题与直流系统非直接接地存在相似之处。接地极的电压下降，非接地极电压升高。对地绝缘电阻比正常值小，而极间电压维持原值。

3.1 直流系统绝缘整体下降原因

变电站内的直流系统有着分支较多的供电网络，其自身的对地绝缘情况受到直流电缆对地电容的影响。并且变电站内改建和扩建工程越来越多，使得直流系统越来越复杂，对供电网络的影响不断加深。500kV变电站需要较大的场地和较多的直流分支。对地分布电容不仅对对地整体绝缘造成影响，而且还对检测故障点的精确性有着影响。可以在主回路上对部分直流接地故障进行判别。一旦检测仪在抗分布电容干扰指标上达不到要求，则可能会出现误报问题。

3.2 直流绝缘故障的常见原因

（1）国产落地型端子箱防潮性能低

防潮性能低的原因主要在于：在电缆沟上对端子箱进行直接安装，容易受电缆沟潮气影响；端子箱存在通风不良问题，水和潮气容易侵入通风孔；端子在排列上太过密集，一些位于下方的端子离底部仅为几厘米，容易受到雨水和潮气的影响；防结露措施准备不充分，且端子箱内的防结露设施质量不符合标准要求，所以在外界气温降低时，端子箱内结露。

（2）其他常见原因

控制电缆在施工中受到损坏变形，或在运行过程中受潮变质；潮气和雨水沿电缆流入端子盒，使其对温度计和瓦斯等的保护能力下降；断路器控制箱、机构箱以及隔离刀闸机构箱存在密封问题，易侵入雨水；直流电源引接不当，导致接地；控制电缆不够长，对接时不经过端子，使得对接处受潮或设备振动。

4 变电站防止直流绝缘故障的措施和策略

4.1 主动出击，预防为主

为了避免直流绝缘出现故障，应该以预防为主。通常跳闸与直流接地同时发生。特别在端子或电缆芯之间出现短路情况时，直流接地信号通常不存在，或者先跳闸后接地的现象也未出现。故障发生后，即使花费大量人力物力，也不一定能查出跳闸的原因所在。所以需要主动对设备的防雨、防潮和防震等方面进行改善，提高直流系统的绝缘水平，从而防止事故发生。

4.2 提高直流系统绝缘水平

为了防止直流绝缘故障，通常会对直流系统绝缘水平进行提高。因此应该引起管理部门以及设计、安装及科研等部门的重视。对室外端子箱加以改进。在多雨地段，不宜应用落地式端子。具有防潮、防结露和防尘功能的新型端子箱，有关部门应该加以采用。应该布置安全可靠的端子排，并在端子排附近保留足够空间，以便进行维护和清扫。在设计和施工过程中，应分隔开交直流端子。应该保证室外使用的辅助接点盒和电接点温度计等设备具有较好的防雨和防潮功能，同时进行定期的检查和维护。此外，还应对直流绝缘监察装置加以研制，以更为准确高效地查找到直流绝缘存在的故障。

4.3 重视直流系统的运维工作

对于直流系统的运维工作，相关部门应该加以重视。比如，应该保证直流屏柜和自动化屏等设备的清洁和干燥，并全面检查直流系统，以改善直流系统所运行的环境。同时还应对直流系统的对地绝缘定期检查，运用查找装置对各直流回路做到定期检查，监测绝缘情况较差的直流回路。

5 结语

随着变电站建设的增多，直流系统运行异常情况也越来越引起人们的重视。针对变电站在绝缘上出现的问题，应该主动采取预防措施，提高直流系统绝缘水平，同时重视直流系统的运维工作，以防止出现直流绝缘故障。

参考文献：

[1]张惠山.直流接地点故障的查找[J].电力安全技术，2010（6）.

[2]张惠山，王亚强，吴一敌.直流接地点故障查找的经验探讨[J].华北电力技术，2010（6）：52.