繼電保護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電氣設備的穩(wěn)定運行?，F(xiàn)今，由于各廠站的建設規(guī)模越來越大，所使用到的設備和二次線纜也越來越多，若運行中的繼電保護設備和二次回路的絕緣薄弱點被擊穿破壞，會造成二次回路直流失地、跳閘觸點高阻導通、交流電流/電壓回路兩點或多點接地等故障，進而引起被保護的設備運行異常、誤跳閘或區(qū)內(nèi)故障拒跳閘，更有甚者可能引發(fā)火災，進而破壞電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

二次回路的絕緣薄弱點往往不是一經(jīng)送電即出現(xiàn)故障，而是緩慢地擊穿過程，運行中不易被發(fā)現(xiàn)，因此也容易被人忽視，導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，加強對繼電保護設備及二次回路的絕緣測試，及時發(fā)現(xiàn)絕緣不良隱患至關重要。

1 常見二次回路絕緣薄弱點

根據(jù)多年現(xiàn)場檢修經(jīng)驗及電網(wǎng)歷年的事故分析，二次回路絕緣薄弱點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。

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管管口兩端未封堵或封堵不嚴密，運行時電纜溝中水汽通過保護管進入互感器接線盒內(nèi)聚集。隨著就地模塊越來越多的應用，就地模塊多功能、小型化的特點也對施工人員的安裝工藝提出更高的要求。

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

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行變壓器噴淋試驗時，由于密封效果不好且未加裝防雨罩，雨水或噴淋水進入繼電器接線盒內(nèi)造成變壓器非計劃停運的情況時有發(fā)生。二次電纜產(chǎn)品質(zhì)量不過關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)督不嚴且驗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，設備運行時常出現(xiàn)異常報警，最終處理結(jié)果是結(jié)合一次設備檢修更換了該批次電纜；某廠家一次設備本體航空插頭設計不合理，由于智能站設備運行狀態(tài)監(jiān)視回路采用完全雙重化冗余配置，廠家設計時未考慮航空插頭內(nèi)空間小、電纜布置多的問題，導致現(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、機構(gòu)本體輔助觸點相鄰近的兩副觸點分別接入不同組別直流回路，甚至是設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。

現(xiàn)場常發(fā)現(xiàn)二次線號頭相類似的兩根或多根導線接線交叉、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）運行環(huán)境惡劣造成二次回路絕緣強度下降。

高溫高濕環(huán)境下，二次回路電纜經(jīng)過長年運行，絕緣層嚴重老化開裂破壞；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，在高揚塵的環(huán)境中，特別是基建或擴建施工階段，運行設備和機構(gòu)上的相鄰端子或觸點附著塵土過多導致絕緣擊穿，更有極個別發(fā)現(xiàn)有小動物糞便落入設備導致絕緣擊穿事故。

2 現(xiàn)場二次絕緣破壞事件實例

實例1：某變電站現(xiàn)場敷設電纜作業(yè)時，在500kV設備區(qū)與聯(lián)絡變壓器之間的道路穿管處刮破4根控制電纜外皮導致3號聯(lián)絡變220kV側(cè)23C開關跳閘。跳閘后專業(yè)人員進行3號聯(lián)絡變220kV側(cè)23C開關控制回路絕緣檢查，現(xiàn)場測量發(fā)現(xiàn)5051、5052開關失靈跳23C開關的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，導致5051、5052失靈保護兩端觸點誤導通，驅(qū)動跳閘回路，跳開23C開關。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

實例2：某變電站施工單位在進行1號主變擴建工程中的110kV側(cè)開關機構(gòu)信號核對和電動機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，與正失地點構(gòu)成回路。27M開關跳閘回路示意圖如圖3所示。

圖3 27M開關跳閘回路示意圖

27M第二組跳閘線圈絕緣低（實測237回路對地絕緣為80kΩ），是由于開關機構(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)整角度后進行絕緣測量，跳閘回路絕緣恢復正常。27M開關機構(gòu)分壓電阻安裝示意圖如圖4所示。

圖4 27M開關機構(gòu)分壓電阻安裝示意圖

實例3：某廠220kV升壓站運行中220kV永黃Ⅱ路222開關突然跳閘，線路跳閘時系統(tǒng)無沖擊，線路無故障，現(xiàn)場未進行任何操作，保護操作箱上“第一組A、B、C跳閘”燈亮，第一套線路保護面板上“保護動作”燈亮，其他保護無動作信號，直流系統(tǒng)運行正常，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出口插件跳閘回路之間，母線保護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，導致222開關第一組跳閘出口回路擊穿閃絡（持續(xù)1.4s左右），誤跳永黃Ⅱ路222開關。

圖5 母線保護出口插件板示意圖

實例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，低壓側(cè)備自投正確動作，無負荷損失，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)一次設備檢查正常，無故障點。對主變本體氣體繼電器二次線進行絕緣電阻檢查，絕緣電阻值幾乎為零。接線盒進線口涂有密封膠，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，導致絕緣降低，氣體繼電器觸點短路接地，觸發(fā)保護動作信號。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

運行后存在細微縫隙，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開關本體非全相保護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

由于實際接線錯誤，導致非全相保護出口繼電器K37/K38線圈并接于Ⅰ/Ⅱ段直流負母線間。當Ⅱ段直流正母線接地時，Ⅱ段直流負母線對地電壓為◆200V，Ⅰ段直流負母線對地電壓為◆134V，Ⅰ/Ⅱ段負母線間電壓差為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段母線負極接地，Ⅰ段直流負母線對地電壓為-134V，Ⅱ段直流負母線對地電壓在-20～0V間波動，Ⅰ/Ⅱ段負母線間電壓差在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后實測值為120V），滿足動作條件，繼電器動作。

以上幾個實例均是典型的二次回路絕緣薄弱引發(fā)的事故。

實例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)。

實例2主要原因是開關機構(gòu)箱內(nèi)回路線圈串聯(lián)電阻接線柱空間布置設計不合理。

實例3為設備運行環(huán)境差的極端個例，現(xiàn)場小動物進入運行設備內(nèi)，動物排泄物造成回路絕緣擊穿事故。

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

3 二次回路絕緣測試

測試時應注意的安全事項如下：

1）被測設備應斷開電源，電容設備應充分放電，以保證人身安全和測量準確。

2）遙測過程中，被測設備上不能有人工作。

3）測量電容較大的電動機、變壓器、電纜、電容器時，應有一定的充電時間，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)作為標準。測量完成后要立即進行放電，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體的設備上測量絕緣，只有在設備不帶電且不可能受其他電源感應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備交接試驗標準》和DL/T 995—2016《繼電保護和電網(wǎng)安全自動裝置檢驗規(guī)程》，設備電壓等級與兆歐表的選用關系見表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）對地絕緣電阻應大于10MΩ，信號回路對地絕緣電阻應大于1MΩ，所有回路對地絕緣電阻應大于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大于20MΩ。

表1 設備電壓等級與兆歐表的選用關系

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)程要求項目進行試驗外，同時應特別注意測試時的人身和設備安全事項，還應對被試回路做相應甄別。據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，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入的環(huán)境中偶有發(fā)生。

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

試驗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構(gòu)或戶外端子箱有關聯(lián)的二次回路。一方面，應特別留意本文所提到的薄弱點并加強關注，若發(fā)現(xiàn)可疑異?，F(xiàn)象應堅持不放過原則；另一方面，要重點關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的絕緣測試項目，該回路或觸點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，如上述實例中的隱患在檢修前就已存在，若嚴格按照上述檢測項目進行測試，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，對其進行絕緣加強。在運行過程中，運行人員運維巡視時應注意設備運行情況，關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?，F(xiàn)象應及時處理，把隱患消除在萌芽狀態(tài)，這樣才能保證繼電保護二次回路在各種惡劣環(huán)境下良好運行，從而確保電網(wǎng)長期安全穩(wěn)定運行。

本文編自2022年第3期《電氣技術》，論文標題為“繼電保護二次回路絕緣現(xiàn)狀分析及對策”，作者為陳明泉。