變電站直流系統介紹及常見故障處理

趙青

摘 ? 要：直流系統在變電站中為控制、信號、保護、自動裝置、UPS（交流不間斷電源）、斷路器、隔刀及事故照明等提供操作控制回路線圈動作電源。如果電力系統直流電流消失，最直接影響是變電站內繼電保護系統將失去系統保護機會。各種由直流電源提供操作控制回路的斷路器無法自動跳閘，給變電站帶來巨大的危害，直流系統如同變電站的中樞神經，它運行可靠與否，對變電站的安全運行起著至關重要的作用。本文就變電站內常見直流接地問題及查找故障方法作全面概述，對實踐工作有一定指導意義。

關鍵詞：直流系統 ?接地 ?拉合法

中圖分類號：TM862 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）09（b）-0054-02

1 ?直流系統介紹

變電站直流系統主要由三部分組成：充電裝置、蓄電池、直流負荷。直流屏是一種全新的數字化控制、保護、管理、測量的新型直流系統，直流屏內含交流配電模塊、充電模塊、絕緣監察、電池巡檢、調壓、微機中央信號等功能。主機配置液晶觸摸屏，各種運行狀態和參數均以數字和漢字顯示，方便簡潔。主要相關模塊有以下幾個單元：交流配電單元、充電模塊、絕緣監察、電池巡檢、調壓模塊、微機監控等等。

（1）交流配電單元，它主要有兩個作用，其一是引入交流電源并實現充電;其二是實現互相切換交直流電源。

（2）充電模塊，將三相交流電380V轉變為220V直流電壓，一方面對蓄電池進行充電和提供合閘輸出，另一方面經過直流饋電屏為各直流負荷供電。

（3）絕緣監察核心目標是對絕緣數值大小進行監測，當發現直流屏各直流母線、各直流支路的對地絕緣數值在規定的整定數值條件下，就發生告警顯示，通知運行值班人員;另一方面在直流電壓過、欠或直流系統絕緣強度降低等情況也會發出報警信號。

（4）調壓模塊的作用是控制輸出電壓，使其始終保持在220V左右，保持電力系統各直流電源的電壓穩定平衡。

（5）微機監控負責對直流系統所有的環節進行監測與告警，同時可以實時的記錄運行的參數，當存在相關故障問題時，以第一時間通知運行人員根據參數的信息對系統的運行情況做出判斷與處理。

2 ?蓄電池

2.1 概述

蓄電池是變電站的動力來源，大多數蓄電池是固定式閥控密封式鉛酸蓄電池，它的性能比較優越可靠。閥控蓄電池在正常浮充電狀態下，處于密封狀態，裝設有能夠自動開啟和關閉的安全閥。當內部壓力超過規定的開閥值時，安全閥自動開啟。壓力低于關閥值時閥門會自動關閉。安全閥上有濾酸裝置，不會排除酸霧等有害裝置，也不會發生電解液泄露，可防火花引起電池爆炸。

2.2 蓄電池的運行維護和故障處理

蓄電池正常以浮充方式運行，浮充電壓控制在2.23～2.28NV，均沖電壓控制在2.30～2.35NV。具體視產品要求來設定。運行中主要監視單體電池電壓值、浮充電流、蓄電池組的端電壓，蓄電池組及直流母線對地電阻值，絕緣狀態等。巡視中還應檢查電池連接片有無松動和腐蝕現象，殼體有無滲漏和鼓肚變形，極柱與安全閥周圍有無酸霧溢出，絕緣電阻是否下降，蓄電池室散熱通風是否良好，溫度是否過高等。當某一個蓄電池故障時，可將該蓄電池短接，將其退出運行送修，單個蓄電池退出不會影響整體電氣性能。

3 ?直流系統的主要接線方式

3.1 一組充電機與一組蓄電池單母線接線方式

110kV變電站一般是以上接線方式，一組充電機，一組蓄電池，直流母系是否分段應視實際情況而定。像叢臺站就是直流單母線接線。

3.2 兩組蓄電池單母線分段接線

目前欣甸運維班所管220kV變電站，欣甸，翟固，崔曲站內直流接線都是以上形式。這種接線方式較為靈活，當一組蓄電池或充電機故障時，合上聯絡開關，可由另一組充電機和蓄電池來帶所有的負荷。

3.3 直流系統運行方式

220kV變電站有兩路直流充電極屏，兩路直流饋電屏一般還會有220kV分電屏和110kV分電屏。正常由1號充電機供直流一段母線負荷，浮充一號蓄電池組;2號充電機供直流二段母線負荷浮充二號蓄電池組。正常運行時聯絡屏充電機Ⅰ輸出開關、Ⅰ段母線接入開關，電池組Ⅰ接入開關在合位;充電機Ⅱ輸出開關、Ⅱ段母線接入開關、電池組Ⅱ接入開關在合位。Ⅰ、Ⅱ母聯開關斷開。直流負荷開關一般禁止并列合環運行。

110kV直流系統有一臺充電機，交流進線均為雙路供電，分別接自兩個站用變的低壓側，一路運行，一路備用。正常情況下，1號充電機向蓄電池供電并帶直流母線負荷。充電機配有一套自投裝置，一路電源故障時自動切換到另一路電源。

4 ?直流故障及異常處理

由于現在設備工藝越來越成熟，設備可靠性和自動化程度都明顯提高，再加上運行人員的巡視和維護，設備故障情況大大減少。就直流系統來說目前最常見的故障是直流接地。雖然直流接地可以繼續運行一小段時間，但是應該及時處理，否則再出現另一點接地時，直流正負極就會造成兩極間短路，直接作用后果是導致繼電保護、信號、自動裝置誤動或拒動;其它相關信號燈需要直流電源的地方失去電源。因此必須加強在線監測，一旦出現了相關故障應該及時處理。

第一，目前實踐經驗中大部分的接地是因為雨水、雪水、灰塵、雜質入侵箱柜內，造成直流系統其中一極絕緣電阻下降或者是直接接地或者是單極發生放電打火擊穿。

第二，日常檢修中發現，有些操作回路或者控制回路動作過程中，會帶著直接正負極線路一起發生位移動作，時間過久后，直流回路導線與開關金屬部分相接觸部分反復摩擦而裸露、破損，進一步造成接地。

第三，設備運行時間過久，絕緣老化、破損，也是出現直接系統接地的一常見現象。

第四，直流系統接線在施工過程中，由于工人人員的大意，責任心不強，接頭包扎地方隨意性，這也是造成直流接地的一重要原因。

5 ?查找原則和方法

（1）依據多年的檢修實踐經驗，大多數都是按照先室外后室內、先合閘回路后控制回路、由總電源到支路電源;另外一方面一般采用拉路法來實現查找范圍的縮小。具體檢查順序：先找事故照明，信號回路，控制回路，后找其它回路。先找開關合閘回路，刀閘操作回路，后找保護回路。先找10kV后找110kV、220kV回路。先找簡單保護回路，后找復雜保護回路。

應注意：拉合法一般不超過3s，拉開后馬上判斷故障消失與否，不論回路接地與否均應合上;在檢修人員未到之前禁止進行接地檢除。

（2）處理方法。

①首先，了解該站內直流系統主要接線圖，特別是各分支回路必須要弄清楚，通過直流絕緣監測判斷接地性質，是正極還是負極接地、接地程度，并匯報相應調度。

②然后，按照直流故障查找原則先從事故照明直流電源、電壓并列裝置、故障錄波器電源開始檢除，之后從低電壓等級開始瞬時切除所有合閘電源開關。

③若接地信號消失，說明接地點在此條回路上，應對對此條回路進行逐條查找，同理用同樣的方法去檢查直流屏、蓄電池柜等回路。

（3）直流母線過、欠壓及處理措施。

直流母線電壓過高時，對長期帶電的繼電器、指示燈等易因過熱燒壞;而直流電壓過低可能造成開關保護的動作不可靠。若出現直流母線過低時應檢查充電模塊是否損壞，浮充電流是否太小，檢查直流負荷是否突然增大等，并對浮充電裝置進行調整，適當增加輸出電流;當出現母線電壓過高時，應降低浮充電電流使母線電壓恢復正常。

參考文獻

[1] 張勇.變電站直流系統運行維護及對策[J].電工技術. 2018（15）：12-15.

[2] 祁昌元.變電站直流系統的運行與維護[J].電子世界，2018（9）：16-18.

[3] 鞠傳佳.淺析變電站直流系統的運行及維護[J].聚酯工業，2018（1）：56-57.

[4] 辛慧，李保軍，徐衛.某220kV變電站直流系統故障分析[J].河南電力，2008（2）：35-36.