直流系統典型案例及常見配置問題淺析

王永強++劉世富++張超++鞏秀中++毛慶波

[摘 要]近年來，國內出現多起由于直流系統原因導致的變壓器設備損毀、大面積停電以及發電廠運行機組“非停”事故，造成了較大的經濟損失。本文就近年來國內兩起典型直流系統事故案例進行分析，并在此基礎上，討論直流系統配置中一些常見的問題。本文涉及內容對變電站及發電廠直流系統運行、維護人員的日常工作及技改方面工作，具有借鑒意義。

[關鍵詞]直流系統；典型案例；配置問題 ；二十五項反措

中圖分類號：TP182 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）16-0032-01

1 直流系統概述

直流系統一般由蓄電池組、充電裝置、監控裝置、穩壓裝置、母線及饋線等部分構成。蓄電池組是用電氣方式連接起來的用作能源的兩個或多個單體蓄電池，常用的蓄電池一般有固定型排氣式鉛酸電池、閥控式鉛酸電池和鎘鎳電池，目前，絕大多數電廠均使用閥控式。充電設備是直流系統中最為關鍵的設備，充電方式通常有三種：初充電、浮充電和均衡充電。平時由交流電源通過充電裝置對控制系統與保護裝置供電，并對蓄電池充電，當系統發生故障使交流電失去時，由蓄電池繼續為控制系統與保護裝置提供電源。直流系統的安全性、可靠性影響著發電廠、變電站的運行，關系著整個電網的安全生產[1]。直流系統的供電對象主要有：繼電保護及安全自動裝置、信號設備、通信系統、開關電器操作、直流動力負荷、事故照明等等。

2 直流系統典型案例分析

近年來，國內出現多起因直流系統原因導致的變壓器設備損毀、大面積停電以及發電廠運行機組“非停”事故，造成了較大的經濟損失。現就2016年上半年國內發生的兩起典型直流系統事故案例，結合事故調查報告，進行討論分析。

（1）陜西某變電站主變燒損事故

①情況描述：

18日0時25分10秒，韋曲變35千伏韋里III線發生故障；27秒后，故障發展至110千伏系統；132秒后，故障繼續發展至南郊變330千伏系統；0時27分25秒故障切除，持續時間共計2分15秒。事故造成#1、#2變噴油；#3、#4、#5變變燒損；部分相關避雷器、母線、開關與刀閘不同程度損傷。同時造成330千伏南郊變及110千伏多個變電站失壓，共計損失負荷24.3萬千瓦；停電用戶達8.65萬。

②事故原因：

據調查報告，事故起因是35千伏電纜中間頭爆炸，同時電纜溝道內存在可燃氣體，發生閃爆。事故主要原因是由于站外35千伏韋里III線故障，330千伏南郊變#1、#2、#0站用變因低壓脫扣全部失電，直流系統失去交流電源，另外，改造更換后的兩組新蓄電池未與直流母線導通，充電屏交流電源失去后，造成直流母線失壓，導致全站保護及控制回路失去直流電源，造成故障越級。

（2）遼寧某大型機組直流系統失電跳閘事故

①情況描述：

2016年2月29日13時39分，遼寧某廠在輪換#1機組#1給水泵時，AST電磁閥失電保護動作，汽機跳閘，機熱工保護動作，最終造成機組跳閘停機和設備損壞，其中：中壓14～19級隔板的葉頂汽封有磨損；中壓后汽封有輕微磨損；#2軸瓦鎢金脫胎，#1軸瓦鎢金磨損嚴重，#3、#4、#5軸瓦輕微磨損；#2內外油擋石墨環損壞。

②原因分析：

#1機組直流系統正常運行方式為兩路交流電源供電，蓄電池組浮充運行。2016年2月4日時，#1機組直流系統接地報警，經現場檢查確認#1機組直流蓄電池組內部發生接地故障，已經不具備運行條件，退出運行。直流電源屏兩路交流電源分別取自380V廠用段，2016年2月29日給水泵啟動過程中，6KV廠用母線電壓降低，380V廠用段電壓隨之下降，充電模塊在超出允許工作電壓范圍（323V-475V）會閉鎖充電模塊輸出，造成#1機組直流系統交流充電裝置停止輸出，導致直流母線電壓消失，所有直流負荷全部停電，AST電磁閥失電保護動作，爾后熱工保護動作，6KV廠用母線電壓升高后，直流模塊不再閉鎖輸出，開關得電跳閘，且由于快切裝置在直流母線首次失電時已閉鎖，6kV廠用IA、IB段母線同時失壓，6kV各負荷開關低電壓保護動作跳閘、380V廠用系統PCIA、IB段母線失壓，造成DCS失電、直流系統的兩路交流電源失電，導致直流母線第二次失壓，380V廠用BZT裝置無法動作，低壓母線失電。由于油泵因電源問題沒有及時啟動，因此造成大機劃瓦事故。

（3）兩起事故的共同之處

通過對比不難發現，兩起事故均是由于直流系統中蓄電池組退出運行所致。

雖然兩起事故時間和地點截然不同，但反映出的問題卻是相似的。首先就是直流專業管理薄弱，直流系統技術監督不到位；其次，對直流系統退出運行會造成的后果認識不足，未制定有效的防范措施；最后，直流專業技術力量薄弱，對設備性能掌握不牢。

3 直流系統常見配置問題

目前，直流系統從設計、采購、安裝到運行管理基本都已標準化、定型化[2]，但是，在實際配置中，仍有許多單位與國家能源局《防止電力生產事故的二十五項重點要求》（國能安全〔2014〕161號）要求不符[3]，結合現場檢查，發現突出表現在如下方面：

（1）發電廠發電機組用直流系統與升壓站用直流系統共用一套，未能做到相互獨立。

（2）直流系統配置未充分考慮設備檢修時的冗余，充電、浮充電裝置、蓄電池組數量及與母線的連接方式，不符合要求。

（3）變電站直流系統采用直流小母線供電方式對負荷供電，未設置分電屏。

（4）新、擴建或改造的直流系統用斷路器使用普通交流斷路器，未采用具有自動脫扣功能的直流斷路器。

（5）新建或改造的直流系統未進行直流斷路器的級差配合試驗。

（6）現場端子箱交、直流混裝，交、直流接線出現在同一段或串端子排上，存交流竄入直流故障隱患。

（7）新投入或改造后的直流電源系統絕緣監測裝置，仍然采用交流注入法，未按要求更換為直流原理測量直流系統絕緣狀態，且不具備交流竄直流故障的測記和報警功能。

上述問題的出現，一方面是由于老設備和新規程不對接；另一方面是由于相關管理及技術人員對直流系統重視不夠，對新標準規程理解不透以及對直流系統設備性能掌握不牢。

4 結束語

通過上述各節論述，本文闡明了近年來國內兩起典型的直流系統事故案例，并對兩起案例的共同之處及經驗教訓進行了論述。同時，對直流系統配置中普遍存在的不符合國家能源局《防止電力生產事故的二十五項重點要求》的常見典型問題，進行了列舉說明。最后希望相關管理及技術人員，切實加強直流系統管理和專業技術知識學習，保證直流系統安全可靠運行。

參考文獻：

[1]于海.直流系統接地問題研究：[碩士學位論文]，浙江：浙江大學，2011年.

[2]白忠敏.電力工程直流系統當前問題極其建議.直流電源電源產品應用，2007年第4期.

[3]防止電力生產事故的二十五項重點要求（直流部分）. 國能安全〔2014〕16號.

作者簡介：

王永強（1985—），男，大學本科，工程師，主要從事電氣繼電保護工作。