分析變電站直流母線電壓異常原因及處理步驟

田莉莉,董學芹,劉 佳（國網山東省電力公司東平縣供電公司，山東泰安，271500）

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分析變電站直流母線電壓異常原因及處理步驟

田莉莉,董學芹,劉 佳
（國網山東省電力公司東平縣供電公司，山東泰安，271500）

摘要：直流系統作為變電站最基本的系統控制以及保護部分，為各種裝置（如測控、自動裝置）提供工作電源。確保直流系統的正常運作是至關重要的問題。由于計算機網絡和通信技術的更新換代，變電站直流系統也對于自動化及系統本身的穩定和可靠運行提出要求。

關鍵詞：直流系統；直流故障；變電站

0　前言

由于直流電源系統的配置選擇不恰當引起的設備損壞、故障及人員傷亡等事故的發生，給企業造成重大的經濟損失。在電力系統中，可靠的直流電源可以保障控制信號、自動裝置、繼電保護等運行。因此提前做好隱患排查工作，保障現場一、二次設備的正常運行，是保障變電所安全運行的重要因素之一。本文主要對公司某35kV變電站直流母線電壓異常的原因進行分析，并提出相對應的處理步驟。

1　直流系統的結構

1.1直流系統

整流器又稱整流電源，是將交流電變換成為直流電設備。通過控制晶匣管觸發角的大小，就是控制觸發脈沖起始相位來控制整流電路輸出電壓大小的整流電源稱為相控型整流電源。輸入變壓器、三相整流橋、輸出濾波電路、整流器控制單元和報警單元等為此種電源的三相全控橋式整流電路的組成部分。

1.2直流系統的母線電壓選擇

220V和110V為變電站直流系統的兩個電壓等級，如今摒棄了90年代斷路器采用的電磁型操作機構，在斷路器技術的快速發展下，液壓或彈簧機構已經被該操作機構大量使用。該技術優化了之前合閘電流比較大的問題，減小至2.5A~5A以內，即在直流電壓為110V時(出于接線方便的原因，電纜截面需大于6 m，在電纜長度大于250m情況下)，在5A以內；直流電壓在220V時（出于接線方便的原因，電纜截面積低于4m,接線控制電纜的長度限制在500m內），為2.5A以內，因此降低了控制電纜的要求。

1.3直流系統接線情況

變電站直流系統的接線方式主要分為兩類，第一種直流I段：110V的級別中，單母線分段和單母線接線（單母線的接線方式配置1組蓄電池和1套充電裝置）。第二種直流II段：220V的級別中，采用兩段母線接線，母線段分別為蓄電池和充電裝置（單母線的接線方式配置2組蓄電池和2套充電裝置）。一般情況下直流I段和直流II段母線不得并排并列運行。

2　常見的幾種直流母線電壓異常原因分析

2.1直流系統接地

若直流系統發生一點接地，不會產生短路電流，可繼續運行。但是當發生另一點接地時，就有可能引起信號裝置、繼電保護及自動裝置、斷路器的誤動作或拒絕動作，有可能造成直流電源短路，引起熔斷器熔斷，或快分電源開關斷開，使設備失去操作電源，引發電力系統嚴重故障乃至事故。所以在發生一點直流接地時必須及時查找接地點并盡快消除接地故障。

（1）氣候方面：如雨水天氣直流接地情況會頻繁發生，原因為雷雨季節，室外端子箱或機構箱內潮濕積水導致直流二次回路中的正電源或負電源對地絕緣電阻下降，嚴重者可能到零，從而形成接地。（2）人為方面：施工操作的失誤或疏忽（錯誤碰觸帶電直流小母線、直流端子排接短等）（3）設備方面：設備的制造工藝不好引發的接觸不良或直流系統絕緣老化等。

2.2交流信號干擾

直流信號干擾主要分為三個方面，即直流系統電容電流干擾、交流串擾和直流串擾三方面。在設備需要交流供電和主流供電時，主流供電網和交流網絡以及通信網絡等設備相互交叉，此時直流信號干擾很容易發生。（1）交流串擾：交流回路與直流回路電纜在一起，但是絕緣層出現異常（老化或損壞）時會使直流和交流部分連接，從而交流串直流系統引發。另外也能使施工時，錯誤的接入（交流電源接入直流系統）。最后一種情況為直流電纜離接地網過近，使得引發交流串擾。（2）電容電流干擾：第一種為直流電纜分布電容的存在引發大量的電容電流串入直流系統，直接影響系統穩定。另一種為直流的濾波電容串入直流系統（因為電力系統中微機保護測控裝置大量使用）（3）直流串擾：兩段直流系統混接時其中一段直流接地引發兩端接地的信號。

3　對應幾種直流母線電壓異常的處理步驟

3.1直流接地處理方法

工具：萬用表、工具箱、直流接地檢測裝置

安全措施：由于此種故障的危險系數很高，工作人員在進行排查工作時應注意以下幾點，測試前先核對回路，并有專門人員監護，避免用力拉扯纜線，不要誤碰運行回路。其次，注意帶電設備和人的安全距離，要設置專門人員監護，不要誤碰帶電間隔。最后，防止檢測過程中人為直流接地。

檢測步驟：（1）裝置檢測出正或負的接地情況（2）查看故障支路數（3）根據直流接地檢測裝置具體測量該支路接地情況。如果空開可以退出，即發生直流接地。（4）確認后再確認接地點，對接地點進行排查檢修。

具體事例：雷雨天氣可能會使雨水進入部分沒有做好密封工作的零件中，如油位計因此當油位計內有水珠，雨停后，溫度升高，雨水蒸發而上升并在直流電部位凝結最后發生接地的情況。采用措施油位計拆、干燥后再次封堵。

3.2直流串擾處理方法

與直流接地不同的是，該種原因有幾種特點。首先絕緣告警被兩組直流系統絕緣監察裝置同時發出。其次接地點無法準確定位。另外直流系統正負電壓下降不明顯。最后只拉開直流串擾接點，則其中一組恢復正常，另一組仍顯示故障；但是當只拉開接地故障點空開，曾絕緣告警消失。

4　注意事項

應重視日常的直流系統的運行和維護工作，防患于未然，定期檢查。從而改善直接系統的運行條件和環境。特別是針對需要長期保持清潔和干燥的設備，例如直流屏柜、保護屏和自動化屏。另外變電站的地理位置比較偏遠，會有動物活動可能會意外引發事故，工作人員應該多巡視，排查，以防出現重大事故和損失。直流接地的危害巨大，所以在定期檢查的過程中應該各個直路回流仔細檢查，特別是老化的設備。

參考文獻

[1]朱韜析,何杰,郭衛明. 南方電網直流輸電系統高壓直流電壓波動異常及處理[J]. 電力建設,2010,05.

[2]莫靖. 變電站直流系統存在問題研究及其對策[D].華南理工大學,2013.

Analysis on the reasons and treatment steps of DC bus voltage abnormity in Substation

Tian Lili,Dong Xueqin,Liu Jia
（Shandong power supply company, Dongping power supply company, Tai'an Shandong 271500, China）

Abstract：DC system as the most basic system control and protection of the substation,for a variety of devices(such as measurement and control,automatic device)to provide a working power supply.To ensure the normal operation of the DC system is an important issue.Due to the upgrading of computer network and communication technology,substation DC system is also required for automation and stability and reliable operation of the system itself.

Keywords：DC system;DC fault;substation