變電站直流系統(tǒng)的運行及維護檢查研究

潘紀良（國網(wǎng)湘潭供電公司，湖南湘潭411101）

變電站直流系統(tǒng)的運行及維護檢查研究

潘紀良（國網(wǎng)湘潭供電公司，湖南湘潭411101）

作為變電站系統(tǒng)中二次設(shè)備的工作電源，直流系統(tǒng)的運行狀態(tài)影響著整個變電站的安全、穩(wěn)定運行。為了能夠保證變電站直流系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性和可靠性，應(yīng)高度重視直流系統(tǒng)的運行維護，加強其運行管理和控制，及時發(fā)現(xiàn)運行故障，采取合理有效的處理措施，減少直流系統(tǒng)故障影響。本文主要對變電站直流系統(tǒng)故障檢查中應(yīng)注意的事項進行了闡述，并分析了變電站直流系統(tǒng)的常見問題，提出了相應(yīng)的運行維護技術(shù)，以供參考。

變電站；直流系統(tǒng)；運行與維護檢查

1 引言

直流系統(tǒng)是變電站穩(wěn)定而有效運行的重要設(shè)備。在變電站直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障失靈時，會產(chǎn)生強大的短路電流，燒壞變電站的相關(guān)電氣設(shè)備，造成重大的安全隱患。因此，對變電站直流系統(tǒng)運行中的諸多問題進行研究，加強直流系統(tǒng)的維護與管理，具有重要意義。

2 變電站直流系統(tǒng)的基本概述

變電站直流系統(tǒng)主要由高頻開關(guān)電源整流模塊、微機絕緣監(jiān)測設(shè)備、蓄電池組等組成，而直流系統(tǒng)在實際應(yīng)用中所使用的管理方式為模塊式的，由變電站中的監(jiān)控系統(tǒng)對各個功能模塊的運行參數(shù)進行實時的測量和采集，并對直流系統(tǒng)的運行方式進行調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)直流系統(tǒng)的科學(xué)管理和有效控制。現(xiàn)階段，我國較多地區(qū)的變電站直流系統(tǒng)充電設(shè)備都更換了智能高頻開關(guān)電源充電設(shè)備，傳統(tǒng)的相控整流充電設(shè)備不斷減少。直流系統(tǒng)可以作為變電站中一種獨立運行的電源裝置，向各種變電站設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電源。由于直流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和獨立性，通常情況下，直流系統(tǒng)不會受到變電站運行方式的影響，當外部交流電出現(xiàn)運行故障無法提供正常穩(wěn)定供電時，直流系統(tǒng)將可利用內(nèi)部的蓄電池向變電站設(shè)備提供直流電源，確保其正常運行。

3 變電站直流系統(tǒng)的常見問題

3.1 接地故障

接地故障作為直流電源系統(tǒng)中出現(xiàn)頻率較高的一種故障類型，其發(fā)生的主要原因無非有四點：①相關(guān)的材料質(zhì)量問題。例如：一些二次回路的絕緣材料本身的質(zhì)量就有問題，絕緣的效果極差，無法保證絕緣的性能，很容易造成接地；②外界動物的影響。很多變電站都處在人跡罕至的野外，在這種情況下，即便不大會出現(xiàn)大型的動物影響，但是各種小動物例如鼠類和昆蟲常常進入帶電回路，造成接地短路；③外界的濕度對暴露在空氣中的直流系統(tǒng)中的金屬元件的影響。本身這些元件是具備絕緣的性能的，但是由于外界的濕度大，或者是連續(xù)的強烈的暴雨造成的系統(tǒng)偶發(fā)性接地；④人為因素。人工誤觸碰和非正常程序的維護活動都可能會造成直流接地。接地故障一般來說分為三種不同的類型：①電阻性接地，這種情況一般也被稱作是金屬接地，它又能分為單點接地、多點接地、平衡電阻接地、有緣接地等等類型。單點接地指的是只有一個接地點，這種情況較為常見，但是處理起來也較為簡單。多點接地則略微麻煩，這種情況下要準確地定位接地的故障點。②有緣接地，這種情況指的是通過其他的電源而并非電阻產(chǎn)生的接地情況出現(xiàn)，一般分為交-直流串接地和直-直流串接地等等情況。③還可能出現(xiàn)不同設(shè)備之間的連接不科學(xué)造成的多分支接地。

3.2 環(huán)網(wǎng)故障

通常情況下，許多的變電站中所包含的兩套供電直流系統(tǒng)都比較的獨立，而在這兩套系統(tǒng)中，接線和供電的方式是各不相同的，一旦接線出現(xiàn)問題，則會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，會造成環(huán)路故障。兩套獨立供電直流系統(tǒng)一旦合環(huán)，就可能會產(chǎn)生嚴重的后果：①可能會造成發(fā)生火災(zāi)，合環(huán)經(jīng)常會引發(fā)失火，不僅給供電系統(tǒng)帶來嚴重的危害，還會影響沿線的建筑或者人民的生命安全；②可能會大大削弱蓄電池的性能，使其使用壽命大大降低，無形地增加了許多不必要的成本；③可能會引起相關(guān)設(shè)備的舉動；④很可能因不同系統(tǒng)的正負極接地而造成同時報警。

3.3 充電問題

變電站直流系統(tǒng)中另一個重要組成部分——充電機，變電站在實際運行中，工作人員常會忽視維護和保養(yǎng)充電機，導(dǎo)致充電機電壓整定不合理，并且受到變電站系統(tǒng)相控電源的影響，造成充電機產(chǎn)生較大損耗，內(nèi)部元器件溫度持續(xù)升高，甚至燒壞充電機，影響充電機的使用壽命和變電站直流系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

3.4 蓄電池問題

直流設(shè)備在變電站中分布的十分廣泛，且數(shù)量較多，基于此，蓄電池組的重要性就凸顯出來了。一般來說，蓄電池組是一種備用的應(yīng)急電源，在偶爾的失電情況出現(xiàn)，蓄電池組也能夠作為應(yīng)急電源。一般來說，沒有故障的情況下，蓄電池組都處于充電狀態(tài)，一旦維護保養(yǎng)的不科學(xué)，就無法保證直流電源的穩(wěn)定性。當前最大的問題就是因為各種原因?qū)е滦铍姵亟M的使用壽命大大降低，從而影響直流電源的穩(wěn)定性。

蓄電池組常出現(xiàn)的問題一般包括：蓄電池組由多個蓄電池組成，每一個蓄電池的容量和其他規(guī)格不可能完全一致，這就會出現(xiàn)充電不平均的情況出現(xiàn)，損傷壽命；蓄電池組其實是一個串聯(lián)的整體，只要有一臺蓄電池容量下降，整組的容量都無法保證；蓄電池組蓄電池數(shù)量較多，理論上每年都需要深度放電來檢測容量，但是這項工作極其繁瑣，導(dǎo)致很多地方該制度成為一紙空文。

4 變電站直流系統(tǒng)的運行維護技術(shù)

4.1 案例分析

2015年1月13日，某110kV變電站發(fā)生了一起因主變壓器失電引起站用電系統(tǒng)切換，同時由于蓄電池單體故障，最終導(dǎo)致該變電站直流系統(tǒng)全部失電的故障。當日08：30，調(diào)控人員發(fā)現(xiàn)某變電站 “1號主變壓器失電”，主變壓器所供的35kV和10kV側(cè)的備自投均未動作。同時還發(fā)現(xiàn)該變電站遠動通信已中斷退出，無法對該變電站實現(xiàn)遠程監(jiān)控，調(diào)控班當即通知運維班現(xiàn)場進行事故處理。

經(jīng)運維班人員檢查發(fā)現(xiàn)：變電站現(xiàn)場保護屏上所有測控和保護裝置運行燈全部熄滅，裝置全部失電；直流屏上充電機及饋線電源指示燈均熄滅；交流屏1上的直流電源空氣斷路器在分閘位置、交流屏2上的直流電源空氣斷路器在合閘位置。當試送交流屏1上的“直流電源1”空氣斷路器后，直流系統(tǒng)恢復(fù)正常。

4.2 具體的維護措施4.2.1 應(yīng)用直流接地故障定位裝置

直流接地故障定位裝置在變電站的直流系統(tǒng)中占據(jù)著十分重要的地位，當系統(tǒng)處于在帶電狀態(tài)時，其能夠?qū)χ绷飨到y(tǒng)的接地故障準確地判斷位置，從而在直流系統(tǒng)故障檢測中，無需拉回路，對于直流系統(tǒng)安全性的提升有著很大的作用。而且，在直流接地故障定位裝置中，對信號注入法進行應(yīng)用，像直流系統(tǒng)正負母線中直接注入低頻交流電壓信號，對變電站直流系統(tǒng)的低頻交流電流，可以利用交流電流互感器進行檢測，同時參考交流電流的大小、相位等信息，對直流系統(tǒng)接地故障的位置進行判斷。如果有多個直流電源在變電站系統(tǒng)中，可以對轉(zhuǎn)移負荷法進行應(yīng)用，在出現(xiàn)直流接地故障的時候，可在正常母線中切換饋線支路，從而在帶電狀態(tài)下對多支路接地故障進行排查。

4.2.2 注重對環(huán)網(wǎng)裝置的維護

為了能夠更好的對環(huán)網(wǎng)裝置進行維護，則需要明確相應(yīng)的解決思路：一旦出現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障，第一時間要做的就是發(fā)出報警信號，通知工作人員迅速地進行故障的排查，找出故障點；然后應(yīng)當徹底消除站內(nèi)的環(huán)路隱患，提升直流系統(tǒng)抗擊故障的能力。除此之外，最有效的方案應(yīng)當是通過變電站直流電源在線環(huán)路告警裝置和帶電環(huán)路快速查找設(shè)備的研發(fā)和使用，能夠最有效地杜絕這種情況的發(fā)生。

4.2.3 加強充電設(shè)備運行維護

如果變電站系統(tǒng)中充電設(shè)備的蓄電池組在監(jiān)控系統(tǒng)運行參數(shù)未得到合理設(shè)置的情況下，出現(xiàn)充電過多或者充電不足的問題，對充電設(shè)備產(chǎn)生影響，直流系統(tǒng)也很容易發(fā)生紋波參數(shù)超標問題，并且充電設(shè)備受到逆交電源諧波的干擾，會影響其電壓和紋波。為了確保蓄電池的安全穩(wěn)定運行，應(yīng)加強充電設(shè)備的合理有效運行維護。同時，對于變電站系統(tǒng)的充電設(shè)備，采取有效的運行維護措施，仔細檢查直流輸出電壓和交流輸入電壓，重點檢查電流、保護信號等參數(shù)是否正常，若變電站運行過程中交流電源發(fā)生運行中斷，必須由蓄電池向變電站設(shè)備提供直流電源，因此為了保證持續(xù)可靠的直流供電，應(yīng)采取科學(xué)合理的方法，適當調(diào)整母線電壓，確保母線輸出的電壓值保持在一個正常、穩(wěn)定的狀態(tài)。當變電站直流系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)時，充電機可以持續(xù)地向變電站提供直流電源，其處于浮充狀態(tài)，一旦交流電源發(fā)生運行故障，蓄電池直接向直流系統(tǒng)進行供電，為了確保蓄電池的安全運行，應(yīng)加強充電機的管理維護，相關(guān)維護檢修人員應(yīng)仔細檢查充電機的運行參數(shù)和使用性能，有針對性地進行故障處理。

4.2.4 做好蓄電池維護

蓄電池的應(yīng)用容量以及使用壽命很大程度上取決于蓄電池的合理設(shè)計，而變電站運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)蓄電池使用操作不當、安裝維護不到位等問題，這就需要不斷改進和優(yōu)化蓄電池的運行維護。對于蓄電池組的維護，應(yīng)當從下面的幾個要點去做：①要做好防火工作。蓄電池組分布較為廣泛，其本身也最害怕火災(zāi)隱患，所以一般情況變電站的蓄電池應(yīng)當在嚴格的防火環(huán)境中。②要做好防腐蝕的情況，一般來說，蓄電池室內(nèi)應(yīng)當涂有防腐蝕漆，并且這項工作還要當做日常的工作來進行，防止電池被腐蝕。③定期和不定期的檢查。應(yīng)當在必要的情況下對蓄電池組進行定期的檢查，認為可能有故障隱患的，也應(yīng)當隨時進行檢查，以防止各種故障的出現(xiàn)。④每年的深度放電檢驗一定要落到實處，不能忽視這項程序的重要性。

5 結(jié)語

總而言之，為了確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運行，務(wù)必要確保直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，在變電站的日常運行中，要通過監(jiān)控系統(tǒng)對直流系統(tǒng)的運行及維護加強控制與管理，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，能夠及時采取有效措施進行相應(yīng)處理，從而有效確保變電站直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

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[2]高涵冰，徐景升.有關(guān)變電站直流系統(tǒng)中蓄電池的檢測和維護問題思考與探討[J].中國電子商務(wù)，2013（3）：233.

[3]林惠文.變電站直流系統(tǒng)的運行維護與接地處理[J].廣東科技，2010（2）：102～103.

TM63

A

2095-2066（2016）24-0070-02

2016-7-28

潘紀良（1982-），男，工程師，本科，運檢部變電運維兼直流管理專責(zé)。