無人值守變電站直流系統故障分析及解決措施

劉振興

摘 要：直流系統是無人值守變電站的心臟，直流系統是全站繼電保護、自動化系統、安全自動化裝置、通訊設備、輔助裝置正常工作的保障，直流系統的正常運行、技改優化、運行維護決定著無人值守變電站正?？煽窟\行。文章結合近幾年來無人值守站直流系統在運行、維護的實際情況，對直流系統在運行維護中存在的問題進行探討。

關鍵詞：無人值守站；直流系統；故障分析；解決措施

1 無人值守變電站直流系統存在的故障分析

在變電站由有人值守與無人值守的運行模式轉換過程中，直流系統重視程度不夠，直流系統的技術改造升級不及時、不系統、不配套、技術改造中過度措施不夠，產生許多問題，輕者對變電站失去監控重者主設備失去保護，引發嚴重的設備事故，有著慘痛的教訓。

某110千伏變電站2011年9月2日11時30分（實行無人值守6個月后），10千伏某線路距變電站3.5公里處發生汽車撞桿，發生三相短路，10千伏某線路保護距動越級至1號主變，1號主變后備保護距動越級，越級至110千伏某線路對側保護動作斷路器跳閘切除故障，造成10千伏某線路變電站出線10千伏電纜燒壞、出線開關柜燒壞，1號主變燒壞報廢，造成嚴重的設備事故。好在運行人員及時趕到，隔離故障設備，投入35千伏聯絡線，該站35千伏母線帶電，恢復站用電，投入直流，恢復該站所轄35千伏變電站負荷，避免長時間大面積停電。

事故原因：

（1）汽車撞桿造成三相短路；（2）全站保護裝置直流失電；（3）該110千伏變電站直流系統交流電源輸入雖然有兩路電源輸入，但沒有RTS切換裝置切換交流電源，本站有1號、2號兩臺10千伏站用變壓器，1號站用變壓器運行給全站交流供電，2號站用電備用，兩臺站用變10千伏側采用熔斷器加隔離開關配置，事發前日1號站用變壓器熔斷器兩相熔斷，1號站用電變壓器缺相運行造成直流系統交流電源消失，直流系統浮充電源消失，全站直流靠蓄電池組維持供電；（4）蓄電池投運10年之久，蓄電容量下降，不能滿足額定儲蓄放電小時數；（5）直流系統沒有進行升級改造，直流系統本身沒有在線實時遠程監測各個電氣量、接線運行方式、安全穩定控制功能，調控中心不能時監控直流系統運行狀況，蓄電池組電量饋盡，全站直流失壓；（6）直流系統維護不到位，蓄電未進行定期的充放電實驗，蓄電池個體監測不到位，其中某個體蓄電池已損壞，達不到蓄存電量的功能。直流回路有寄生回路間接接地，加大蓄電池組負載。

2 無人值守變電站直流系統綜合故障分析

（1）無人值守變電站交流電源即站用電已經與直流系統同等重要，在直流系統改造升級的同時站用電的升級改造沒有同步跟進，變電站無人值守后運維檢修人員到達現場的時間過長，在站用電發生故障時蓄電池放電時間過長，影響蓄電池組的壽命。

（2）在直流系統升級改造中，要有充分的預案，保證過度直流的電源可靠性，過度電源過于簡單，沒有成套移動過度電源成套設備，過于單一，沒有成套過度電源備份。

（3）目前新疆電網110千伏及以下的變電站直流電源一般都采用單母線、單蓄電組，直流可靠性不滿足當前變電站無人值守遠程集控運行的需求，當前的直流系統只能發一些簡單的告警信號，不能實時監控詳細的電氣量、運行方式，當直流電源發生故障時，遠程集控就變成聾子、瞎子，失去監控。

（4）在變電站技術改造升級的同時，重點放在主設備遙控、遙測、遙信等，直流系統還未達到遙控、遙測、遙信等的功能，直流系統的通信信息集控不夠。

3 無人值守變電站直流系統綜合故障解決措施

（1）要把無人值守變電站交流電源與直流系統放在同樣重要的位置來對待，要站用電與直流系統同改造同升級，提高直流系統的信息化程度。大量使用一體化電源，站用電要配備RTS裝置，要做到雙站用電源自動切換。

（2）在直流系統升級改造中，要有充分的預案，保證過度直流的電源可靠性，過度電源有備份，盡量做到直流饋線、直流充電、蓄電池組單元獨立，在直流饋線單母線分段的接線方式下，兩套過度電源各帶一段母線，母聯兩段母線備投狀態下自動切換來保證直流系統的可靠性，也便于發生直流接地時隔離接地故障。

（3）為提高無人值守變電站直流系統可靠性，可采取直流單母線分段、雙蓄電池組、雙充電裝置的接線方式，當Ⅰ段發生故障時自動切換至Ⅱ段直流運行，提高直流電源的可靠性，給檢修維護充足的時間，也便于停電定檢，提高直流設備的運行壽命。

（4）在直流系統升級改造時，充分提高直流系統信息自動化程度，加強直流系統遙控、遙測、遙信等功能，能做到對直流系統遠程實時監控，故障及時發現及時處理。

（5）直流系統在變電站是一個龐大的網絡，在變電站主設備升級改造過程充分注意直流回路的接線，盡量單元化，減少串并回路，新敷設電纜后，老電纜隔離清楚，拆除干凈，減少寄生回路，端子白頭盡量明晰清楚，做到易操作、易檢查、易維護，發現直流故障易隔離。

接線方式：目前，直流系統接線基本均為單母線分段接線方式，根據蓄電池和充電裝置同直流系統的不同連接方式，單母線分段接線又分為兩組蓄電池、兩套充電裝置的單母線分段接線和兩組蓄電池、三套充電裝置的單母線分段接線。

接線原則：接線方式的科學性以及合理性直接影響到了系統的安全可靠性，所以接線的過程中需要遵循簡單清晰、操作方便以及安全可靠的基本原則。一般情況下，兩段母線間的聯絡開關打開，整個直流系統分成兩個沒有電氣聯系的部分。每段母線接一組蓄電池和一臺充電裝置，有第三套充電裝置的則作為備用充電裝置共用于兩臺充電裝置，當某一充電裝置停用時根據接線方式決定是投入母線間的聯絡開關還是投入備用充電裝置。每個設備單元單獨接在直流母線上，進而保證各個單元的獨立性，方便日后的檢修維護。

（6）無人值守變電站輔助設備的增加要考慮直流電源的負載，直流負載要考慮合適的范圍內。核心的輔助設備要考慮采用獨立的直流電源，如調控通訊設備，數據網絡交換設備，預防一套直流系統故障，全站數據傳輸、遠程監控中斷的事故。

4 結束語

直流系統是無人值守變電站的心臟電源，對于變電站的電壓控制以及信號傳輸都有著關鍵性的影響，需要在使用的過程中按照科學原則的指導做好適用于無人值守站的系統的接線工作，需要做好對于充電設備以及系統內其他設備優化、檢修與維護工作，最后便是需要從設備的選用以及操作人員的技術培訓等方面進行著手，全面做好直流系統的運行維護工作。

參考文獻

[1]變電站直流系統運行規程[S].

[2]變電站直流系統技術規范[S].

[3]東方玉麟.一體化電源使用說明書[S].