繼電保護(hù)二次回路是電力系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分，它的完好性直接影響被保護(hù)電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行?，F(xiàn)今，由于各廠站的建設(shè)規(guī)模越來越大，所使用到的設(shè)備和二次線纜也越來越多，若運(yùn)行中的繼電保護(hù)設(shè)備和二次回路的絕緣薄弱點(diǎn)被擊穿破壞，會造成二次回路直流失地、跳閘觸點(diǎn)高阻導(dǎo)通、交流電流/電壓回路兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地等故障，進(jìn)而引起被保護(hù)的設(shè)備運(yùn)行異常、誤跳閘或區(qū)內(nèi)故障拒跳閘，更有甚者可能引發(fā)火災(zāi)，進(jìn)而破壞電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

二次回路的絕緣薄弱點(diǎn)往往不是一經(jīng)送電即出現(xiàn)故障，而是緩慢地?fù)舸┻^程，運(yùn)行中不易被發(fā)現(xiàn)，因此也容易被人忽視，導(dǎo)致隱患不容易在第一時間被發(fā)現(xiàn)。所以，在廠站新安裝調(diào)試或日常定期檢修時，加強(qiáng)對繼電保護(hù)設(shè)備及二次回路的絕緣測試，及時發(fā)現(xiàn)絕緣不良隱患至關(guān)重要。

1 常見二次回路絕緣薄弱點(diǎn)

根據(jù)多年現(xiàn)場檢修經(jīng)驗(yàn)及電網(wǎng)歷年的事故分析，二次回路絕緣薄弱點(diǎn)主要由以下幾個原因造成：

1）基建或技改時施工單位安裝工藝質(zhì)量不過關(guān)。

例如：電纜二次接線施工中，施工人員割電纜頭時用力過猛，割破電纜芯線絕緣層；熱鍍鋅鋼電纜保護(hù)管管口毛刺和尖銳棱角未打磨光滑，在二次電纜穿管時刺破電纜；窄小密閉空間內(nèi)防火防潮封堵材料放置過多誤碰接線端子，該情況多發(fā)生在變壓器本體各壓力繼電器接線盒內(nèi)；戶外高壓互感器接線盒至地面電纜溝的熱鍍鋅鋼電纜保護(hù)管管口兩端未封堵或封堵不嚴(yán)密，運(yùn)行時電纜溝中水汽通過保護(hù)管進(jìn)入互感器接線盒內(nèi)聚集。隨著就地模塊越來越多的應(yīng)用，就地模塊多功能、小型化的特點(diǎn)也對施工人員的安裝工藝提出更高的要求。

2）設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量缺陷或結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。

據(jù)不完全統(tǒng)計，電網(wǎng)變壓器氣體繼電器、油溫/繞溫溫度計等本體元件在雨季或進(jìn)行變壓器噴淋試驗(yàn)時，由于密封效果不好且未加裝防雨罩，雨水或噴淋水進(jìn)入繼電器接線盒內(nèi)造成變壓器非計劃停運(yùn)的情況時有發(fā)生。二次電纜產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)造成二次回路整體絕緣偏低。

例如：某變電站曾發(fā)生連續(xù)暴雨天氣，倉庫存儲的電纜遭雨水浸泡，水從電纜頭處滲入電纜內(nèi)部，由于安裝調(diào)試監(jiān)督不嚴(yán)且驗(yàn)收時絕緣測試未抽查到該批次電纜，造成后期二次回路整體絕緣偏低，設(shè)備運(yùn)行時常出現(xiàn)異常報警，最終處理結(jié)果是結(jié)合一次設(shè)備檢修更換了該批次電纜；某廠家一次設(shè)備本體航空插頭設(shè)計不合理，由于智能站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視回路采用完全雙重化冗余配置，廠家設(shè)計時未考慮航空插頭內(nèi)空間小、電纜布置多的問題，導(dǎo)致現(xiàn)場安裝時航空插頭的狹小空間內(nèi)電纜過多，相互擠壓破壞二次電纜絕緣。

3）二次回路設(shè)計或布線路徑及空間位置布置不合理。

現(xiàn)場調(diào)試中常發(fā)現(xiàn)由于設(shè)計人員疏忽大意，二次回路發(fā)生兩組直流電源在遙信回路中交叉、互串的現(xiàn)象，特別是兩組公共端交叉使用；或是同一繼電器、機(jī)構(gòu)本體輔助觸點(diǎn)相鄰近的兩副觸點(diǎn)分別接入不同組別直流回路，甚至是設(shè)計分別接入直流和交流回路，造成兩組直流電源、交/直流電源間相互感應(yīng)產(chǎn)生有源互串現(xiàn)象。

4）現(xiàn)場裝配線人員水平或廠家廠內(nèi)裝配線質(zhì)量不過關(guān)。

現(xiàn)場常發(fā)現(xiàn)二次線號頭相類似的兩根或多根導(dǎo)線接線交叉、整排端子接錯位的情況；或者是廠家在廠內(nèi)配線時某個元件跨接在兩組電源之間等。

5）運(yùn)行環(huán)境惡劣造成二次回路絕緣強(qiáng)度下降。

高溫高濕環(huán)境下，二次回路電纜經(jīng)過長年運(yùn)行，絕緣層嚴(yán)重老化開裂破壞；或者是由于金屬軟管老化損壞，雨水通過破損口順著軟管流入設(shè)備接線盒造成絕緣擊穿事件；溫度分布不均的封閉空間內(nèi)，空氣中水汽達(dá)到過飽和時，高濕空氣就會在溫度較低的絕緣材料表面凝露，致使絕緣材料絕緣性能下降；振動設(shè)備的二次電纜長期受振動磨損、拉扯等外力作用破壞電纜絕緣。

另外，由于靜電對灰塵的吸附效應(yīng)，在高揚(yáng)塵的環(huán)境中，特別是基建或擴(kuò)建施工階段，運(yùn)行設(shè)備和機(jī)構(gòu)上的相鄰端子或觸點(diǎn)附著塵土過多導(dǎo)致絕緣擊穿，更有極個別發(fā)現(xiàn)有小動物糞便落入設(shè)備導(dǎo)致絕緣擊穿事故。

2 現(xiàn)場二次絕緣破壞事件實(shí)例

實(shí)例1：某變電站現(xiàn)場敷設(shè)電纜作業(yè)時，在500kV設(shè)備區(qū)與聯(lián)絡(luò)變壓器之間的道路穿管處刮破4根控制電纜外皮導(dǎo)致3號聯(lián)絡(luò)變220kV側(cè)23C開關(guān)跳閘。跳閘后專業(yè)人員進(jìn)行3號聯(lián)絡(luò)變220kV側(cè)23C開關(guān)控制回路絕緣檢查，現(xiàn)場測量發(fā)現(xiàn)5051、5052開關(guān)失靈跳23C開關(guān)的4根破損電纜絕緣數(shù)據(jù)異常：5051失靈跳23C第一組直流正電源電纜芯線（K101）對地絕緣3MΩ、5052失靈跳23C第二組直流負(fù)電源（231）對地絕緣3MΩ、兩組電源之間絕緣10MΩ，其他數(shù)據(jù)正常。

據(jù)上述數(shù)據(jù)判斷，由于電纜損傷、絕緣降低，導(dǎo)致5051、5052失靈保護(hù)兩端觸點(diǎn)誤導(dǎo)通，驅(qū)動跳閘回路，跳開23C開關(guān)。二次原理圖及電纜絕緣破損示意圖如圖1和圖2所示。

圖1 二次原理圖

圖2 電纜絕緣破損示意圖

實(shí)例2：某變電站施工單位在進(jìn)行1號主變擴(kuò)建工程中的110kV側(cè)開關(guān)機(jī)構(gòu)信號核對和電動機(jī)更換工作時造成直流正失地，且27M第二組跳閘線圈存在絕緣降低隱患，在直流系統(tǒng)發(fā)生正失地和直流系統(tǒng)對地電容放電的綜合作用下，導(dǎo)致27M第二組跳閘線圈與串聯(lián)電阻之間對地絕緣被擊穿，與正失地點(diǎn)構(gòu)成回路。27M開關(guān)跳閘回路示意圖如圖3所示。

圖3 27M開關(guān)跳閘回路示意圖

27M第二組跳閘線圈絕緣低（實(shí)測237回路對地絕緣為80kΩ），是由于開關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)第二組跳閘回路線圈串聯(lián)電阻接線柱螺釘朝內(nèi)，較貼近金屬柜內(nèi)壁且有銹蝕現(xiàn)象造成回路對地絕緣降低。將該電阻接線柱調(diào)整角度后進(jìn)行絕緣測量，跳閘回路絕緣恢復(fù)正常。27M開關(guān)機(jī)構(gòu)分壓電阻安裝示意圖如圖4所示。

圖4 27M開關(guān)機(jī)構(gòu)分壓電阻安裝示意圖

實(shí)例3：某廠220kV升壓站運(yùn)行中220kV永黃Ⅱ路222開關(guān)突然跳閘，線路跳閘時系統(tǒng)無沖擊，線路無故障，現(xiàn)場未進(jìn)行任何操作，保護(hù)操作箱上“第一組A、B、C跳閘”燈亮，第一套線路保護(hù)面板上“保護(hù)動作”燈亮，其他保護(hù)無動作信號，直流系統(tǒng)運(yùn)行正常，無直流失地等其他異常情況。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)為老鼠糞便掉落在母線保護(hù)出口插件跳閘回路之間，母線保護(hù)出口插件板示意圖如圖5所示。且事故前后幾天均為雨天，空氣濕度大，導(dǎo)致222開關(guān)第一組跳閘出口回路擊穿閃絡(luò)（持續(xù)1.4s左右），誤跳永黃Ⅱ路222開關(guān)。

圖5 母線保護(hù)出口插件板示意圖

實(shí)例4：某變電站在中雨天氣下，2號主變本體氣體繼電器動作，跳開主變?nèi)齻?cè)開關(guān)，低壓側(cè)備自投正確動作，無負(fù)荷損失，故障時現(xiàn)場無檢修工作。檢修人員到現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，2號主變外觀無異常，主變各側(cè)一次設(shè)備檢查正常，無故障點(diǎn)。對主變本體氣體繼電器二次線進(jìn)行絕緣電阻檢查，絕緣電阻值幾乎為零。接線盒進(jìn)線口涂有密封膠，氣體繼電器防雨罩外觀無異常且已罩住接線盒主體。對本體氣體繼電器開蓋檢查，接線盒內(nèi)有受潮現(xiàn)象，如圖6所示。

初步判斷主變本體氣體繼電器動作原因是中雨天氣本體氣體繼電器接線盒受潮，導(dǎo)致絕緣降低，氣體繼電器觸點(diǎn)短路接地，觸發(fā)保護(hù)動作信號。該氣體繼電器二次線纜布置于氣體繼電器上方、油枕下方。波紋管由條狀材料繞制而成，波紋管長年

圖6 受潮接線盒示意圖

運(yùn)行后存在細(xì)微縫隙，該縫隙無法完全阻隔雨水滲入，雨水由油枕處滴落，滲入波紋管，沿波紋管道進(jìn)入繼電器接線盒內(nèi)，如圖7所示，造成繼電器接線盒內(nèi)積水，進(jìn)而引發(fā)氣體繼電器誤動作事件。

圖7 雨水滲入路徑示意圖

實(shí)例5：某變電站2號直流屏正電源接地報警（220kV洪田Ⅰ路控制電源Ⅱ和220kV故障錄波器屏均有接地現(xiàn)象），工作人員在檢查直流失地時，220kV洪田Ⅰ路233開關(guān)本體非全相保護(hù)Ⅰ誤動作。經(jīng)現(xiàn)場檢查，非全相端子箱內(nèi)第一組非全相動作繼電器K34動作信號燈亮。

檢查非全相回路，發(fā)現(xiàn)第一組非全相繼電器并聯(lián)電阻R9正端接至第二組非全相K37繼電器的A2；第二組非全相繼電器并聯(lián)電阻R11的正端接至第一組非全相K38繼電器的A2。非全相繼電器回路正確和錯誤接線示意圖分別如圖8和圖9所示。

圖8 非全相繼電器回路正確接線示意圖

由于實(shí)際接線錯誤，導(dǎo)致非全相保護(hù)出口繼電器K37/K38線圈并接于Ⅰ/Ⅱ段直流負(fù)母線間。當(dāng)Ⅱ段直流正母線接地時，Ⅱ段直流負(fù)母線對地電壓為◆200V，Ⅰ段直流負(fù)母線對地電壓為◆134V，Ⅰ/Ⅱ段負(fù)母線間電壓差為66V，即K38繼電器和串接R11電阻承受66V電壓，不滿足動作條件，繼電器不動作。

圖9 非全相繼電器回路錯誤接線示意圖

檢修人員查找直流失地時，拆除220kV故障錄波器屏3EGL—155電纜G01回路芯線，形成Ⅱ段母線負(fù)極接地，Ⅰ段直流負(fù)母線對地電壓為-134V，Ⅱ段直流負(fù)母線對地電壓在-20～0V間波動，Ⅰ/Ⅱ段負(fù)母線間電壓差在114～134V間波動，即K38繼電器和串接R11電阻承受114～134V電壓，由于K38繼電器動作電壓偏?。ù与娮鑂11后實(shí)測值為120V），滿足動作條件，繼電器動作。

以上幾個實(shí)例均是典型的二次回路絕緣薄弱引發(fā)的事故。

實(shí)例1為施工隊伍施工工藝質(zhì)量問題造成，該起事件中絕緣破壞得比較徹底，如果僅是電纜絕緣破壞到臨界狀態(tài)，則只有在二次專業(yè)人員例行檢修絕緣測試時才能發(fā)現(xiàn)。

實(shí)例2主要原因是開關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)回路線圈串聯(lián)電阻接線柱空間布置設(shè)計不合理。

實(shí)例3為設(shè)備運(yùn)行環(huán)境差的極端個例，現(xiàn)場小動物進(jìn)入運(yùn)行設(shè)備內(nèi)，動物排泄物造成回路絕緣擊穿事故。

實(shí)例4主要是現(xiàn)場電纜防護(hù)軟管老化損壞且電纜走線空間布局不合理，雨水從高到低進(jìn)入未封堵好的接線盒內(nèi)造成。實(shí)例5則是廠家廠內(nèi)配線質(zhì)量不過關(guān)造成。

3 二次回路絕緣測試

測試時應(yīng)注意的安全事項如下：

1）被測設(shè)備應(yīng)斷開電源，電容設(shè)備應(yīng)充分放電，以保證人身安全和測量準(zhǔn)確。

2）遙測過程中，被測設(shè)備上不能有人工作。

3）測量電容較大的電動機(jī)、變壓器、電纜、電容器時，應(yīng)有一定的充電時間，且容量越大，充電時間越長，一般以兆歐表測試1min后的讀數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)。測量完成后要立即進(jìn)行放電，以保證安全。放電的方法是將測量時使用的地線，從兆歐表上取下來，在被測量物上短接一下即可。

4）禁止在雷電時或附近有高壓導(dǎo)體的設(shè)備上測量絕緣，只有在設(shè)備不帶電且不可能受其他電源感應(yīng)而帶電的情況下才可測量。

5）兆歐表未停止轉(zhuǎn)動（數(shù)字型兆歐表為按下停止按鈕）之前，切勿用手觸及設(shè)備的測量部分或兆歐表接線柱。拆線時，也不可直接觸及引線的裸露部分。

參考GB 50150—2016《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》和DL/T 995—2016《繼電保護(hù)和電網(wǎng)安全自動裝置檢驗(yàn)規(guī)程》，設(shè)備電壓等級與兆歐表的選用關(guān)系見表1，裝置及二次回路絕緣測試項目見表2。

二次回路絕緣測試結(jié)果要求：①采用1000V電壓等級兆歐表測試，各回路（除信號回路）對地絕緣電阻應(yīng)大于10MΩ，信號回路對地絕緣電阻應(yīng)大于1MΩ，所有回路對地絕緣電阻應(yīng)大于1MΩ；②對于弱電源的信號回路，宜用500V兆歐表。裝置絕緣測試結(jié)果要求：采用500V電壓等級兆歐表測試，各回路對地絕緣電阻應(yīng)大于20MΩ。

表1 設(shè)備電壓等級與兆歐表的選用關(guān)系

表2 裝置及二次回路絕緣測試項目

檢修人員除了按檢修規(guī)程要求項目進(jìn)行試驗(yàn)外，同時應(yīng)特別注意測試時的人身和設(shè)備安全事項，還應(yīng)對被試回路做相應(yīng)甄別。據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，裝置的絕緣破壞情況概率小，僅在積塵多且空間濕度大或是有小動物進(jìn)入的環(huán)境中偶有發(fā)生。

目前，電網(wǎng)系統(tǒng)中運(yùn)維單位已加強(qiáng)了安全自動裝置運(yùn)行管理和防小動物管理規(guī)定，因此裝置絕緣測試時應(yīng)主要注意被試裝置安全，防止因測試兆歐表的選用不當(dāng)，造成人為損壞裝置的情況發(fā)生。

試驗(yàn)項目中的二次回路絕緣破壞概率大，多集中在與戶外本體機(jī)構(gòu)或戶外端子箱有關(guān)聯(lián)的二次回路。一方面，應(yīng)特別留意本文所提到的薄弱點(diǎn)并加強(qiáng)關(guān)注，若發(fā)現(xiàn)可疑異?，F(xiàn)象應(yīng)堅持不放過原則；另一方面，要重點(diǎn)關(guān)注涉及重要跳閘回路且回路電纜較長或一經(jīng)閉合不經(jīng)任何閉鎖出口的跳閘觸點(diǎn)的絕緣測試項目，該回路或觸點(diǎn)絕緣破壞極易造成非計劃停電事故。

4 結(jié)論

綜上所述，現(xiàn)場二次回路所處環(huán)境多種多樣，如上述實(shí)例中的隱患在檢修前就已存在，若嚴(yán)格按照上述檢測項目進(jìn)行測試，基本能提前發(fā)現(xiàn)回路的絕緣異?，F(xiàn)象，避免事故的發(fā)生。因此，在檢修過程中，檢修人員不僅要按規(guī)程要求做好二次回路絕緣測試，還應(yīng)在回路檢查過程中善于發(fā)現(xiàn)回路中各環(huán)節(jié)的絕緣薄弱點(diǎn)，對其進(jìn)行絕緣加強(qiáng)。在運(yùn)行過程中，運(yùn)行人員運(yùn)維巡視時應(yīng)注意設(shè)備運(yùn)行情況，關(guān)注有無異常告警信號、是否有凝露現(xiàn)象等。

目前，部分智能化設(shè)備告警信息已包含過熱、絕緣擊穿、起火等異常告警信號，如發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象應(yīng)及時處理，把隱患消除在萌芽狀態(tài)，這樣才能保證繼電保護(hù)二次回路在各種惡劣環(huán)境下良好運(yùn)行，從而確保電網(wǎng)長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

本文編自2022年第3期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“繼電保護(hù)二次回路絕緣現(xiàn)狀分析及對策”，作者為陳明泉。