GIS型变电站直流接地故障预防难点探讨

GIS型变电站直流接地故障预防难点探讨

张宇

广东电网有限责任公司东莞供电局523000

摘要：提出220kV彭洞变电站GIS设备二次回路接口长期渗水，引起站内直流系统绝缘整体下降而导致频繁接地的不良影响。通过数据及检查分析确认直流接地故障因为GIS航空插头设计不合理引起。本文通过阐述检查方式来说明GIS设备引起直流接地的原因。根据检查发现的问题提出相关的整改措施为预防GIS型变电站直流系统绝缘下降提供经验。

关键词：GIS、直流系统、接地故障、渗水、预防、防雨罩；

引言

由于变电站直流系统对变电站安全可靠运行起着非常重要的作用，因此直流系统发生故障将对变电站内所有继电保护、自动化装置、二次控制回路等设备产生不良影响。当变电站发生直流接地故障时，直流系统的绝缘水平下降，直接影响到直流系统乃至变电站的安全运行。本文从分析现场实例入手，结合实际分析GIS引起直流接地故障的主要因素和部件，降低直流接地引起直流系统绝缘下降的概率。

事情经过

220kV彭洞站GIS设备为?北京某电机有限公司型号为GF20户外式产品。从2014年开始该站频繁发生直流接地情况。其中2015年5月23日09：50：12，220kV彭洞站发生直流系统接地告警信号，09：55：13直流系统接地告警信号复归，未做处理。25日09：50：00该站再次发生直流接地，现象与前一天相同。

检查情况

继保人员现场检查发现直流馈线II屏接地告警，负母对地电压为48.5V，接地电阻为1kΩ；直流接地选线装置装置显示#73支路。通过拉合直流馈线屏空开的方式检查，定位接地支路为220kVGIS刀闸控制回路，而该站刀闸控制回路是多支路经环网接入220kV高压场，依次对220kVGIS高压场地多个间隔进行空开拉合检查，最后确定接地范围为#2主变变高2202开关间隔存在接地现象，并经过拉合各把刀闸控制电源及绝缘遥测方式最终确定接地点为GIS刀闸机构箱；因考虑到该站负荷情况同时接地属于高阻接地，上级决定暂不处理，结合停电开盖检查刀闸机构箱内情况。

2015年6月19日，220kV彭洞站结合#2主变保护定检工作，打开220kVGIS#2主变间隔所属刀闸机构箱检查。开盖时发现#2主变22024刀闸机构二次航空插头接线盒存在大量雨水低落，设备受潮严重。随后对#2主变间隔其它220kV刀闸进行开盖检查，发现情况与22024刀闸相同。经过对受潮部件干燥处理后，彭洞站直流系统对地绝缘恢复正常。

此类情况在我所管辖的220kV则徐站同样出现。

GIS二次回路绝缘下降原因分析

220kV彭洞站从多次发生直流系统接地告警时间点分析，前后天气多为雨天，室外环境潮湿。天气连续数日晴朗时直流系统未发现接地情况，对地绝缘水平良好。通过拉合直流支路、类同情况处理，开盖检查所见情况，判断出220kV彭洞站直流系统反复接地的原因为GIS刀闸回路二次航空插头接线盒受潮所致。

图一

1、环境盐度高使接口锈蚀严重导致绝缘下降；

高污染环境中的输电设备外绝缘积污规律有其特殊性；该站方圆一公里范围内存在多条排污烟筒。潮湿天气时，雾霾与水汽双重作用下，对GIS设备二次回路接口的绝缘水平产生极其不良影响。基于雾霾参数对绝缘表面等值盐密影响的研究，可了解到雾霾天气对输电设备的积污速率较快且迅速达到饱和。悬浮微粒在二次回路中容易产生正极脉冲性电晕，负极则易发展为非脉冲电晕，在强电压电磁环境中容易发生接地现象。因此积聚高电导率水汽对设备二次回路绝缘有着极其不利的影响。

图五

4、航空插头二次管线容易积水

航空插头二次管线因为各种密封情况导致管线内积水，在太阳高温照射下，管体温度升高，管内水分蒸发，由于管体整体尚属封闭状态，蒸发水分顺二次导线涌入航空插头接口部。随时间积累，金属部分长期潮湿导致锈蚀。随着积水增多最终引起绝缘下降。

风险分析

1.在连日多雨的情况下220kVGIS航空插头受潮极易引起直流接地。

2.从开盖检查时，发现机构漏水情况看，该设备刀闸机构箱受潮容易导致正负极短路；

3.从部分历史设计中可见，由于现场实际情况限制，部分变电站刀闸控制回路存在并接其它回路的情况，例如220kVPT、110kVPT二次电压抽取经重动继电器接入二次回路，重动继电器电源直接取自于刀闸控制电源。刀闸回路直流接地必然影响其它回路正常运行。

4.在刀闸电源未独立配置的情况下，航空插头受潮短路极易引起带负荷拉刀闸。

整改措施

1.结合设备停电，对所属间隔刀闸机构箱进行开盖除湿处理。

2.根据5年一个周期结合停电更换防水密封胶圈，同时对接线箱使用玻璃胶进行密封性封堵。

图六

1.在GIS二次航空插头接线部位加装防雨罩。

增加防雨罩，从根本上杜绝雨水渗透到GIS二次回路接口部位情况的发生。防雨罩加装对GIS站的直流系统绝缘保护有不错的效果。

2.在GIS二次航空插头管线外部保护层弯曲弧度底部留出一个长方形窄口，用于管内积水排空，防治管体密封，管内水蒸气涌入航空插头导体接口处引起绝缘下降。

3.定期对站内二次设备进行带电水冲洗，减少积污对设备绝缘情况的影响。

结论：

1、GIS二次回路航空插头位置及结构设计不合理，极易受潮引起变电站直流系统绝缘下降甚至直流接地。

2、日常运维工作应增加更换密封胶圈维护，从而减少因密封不严引起GIS机构箱内部渗水导致二次回路绝缘下降。

3、GIS设备产品必须对航空插头部位增加防雨罩不锈钢构件。随使用年限增加，GIS航空插头接口密闭性必然会下降，增加防雨罩有利于减少雨水对航空插头部位直接接触造成不良影响。

4、重污染及潮湿环境对GIS设备二次回路绝缘有直接影响，容易引起直流系统接地。

参考文献

[1]刘长义，王黎明等，雾霾参数对绝缘表面等值盐密的影响，高电压技术，2016.42.06

[2]电力系统继电保护原理与实用技术中国电力出版社2006

[3]李庆民，王健等，GIS/GIL中微粒污染问题研究进展，高电压技术，2016.42.03

作者简介：

张宇大学本科，毕业于广东工业大学电气工程及其自动化专业，从事电力工作10年，现为电力工程技术工程师，继电保护技师。