新形勢下分析變電站直流系統的維護

楊帥 王婧 李海亮

【摘 ?要】直流系統電源是變電站開關的控制電源，也是繼電保護、安全自動裝置、信號、計算機監控系統、事故照明、不間斷電源的重要電源。直流系統故障可以造成開關的拒動和誤動，致使事故擴大，設備損壞和全站失電，甚至引發整個電網事故直流系統作為電網運行中不可或缺的重要組成部分，因此，變電站直流系統運行的可靠與否對電網的安全運行起著至關重要的作用。

【關鍵詞】變電站;直流系統;運行;維護

引言：直流系統是變電站系統中非常重要的組成部分，在直流系統的作用下，整個電網的穩定及安全運行才能得到一定保證。近幾年來，隨著我國科學技術的快速發展，直流系統中引入了某些新型技術及設備，這給變電站中直流系統的運行與維護帶來了一定影響，因此，為了進一步促進變電站的安全運行，本文主要從直流系統的簡介、運行及維護等方面作以下相關分析。

一、直流系統的組成

變電站直流系統主要由充電裝置、蓄電池組、控制單元、直流饋電單元、監測單元組成，其中主要設備是充電裝置及蓄電池組，在變電站的日常運行和維護中要充分認識存在問題，以便不斷完善直流系統運行與維護的經驗。

二、直流系統運行中存在的問題

1、蓄電池維護問題

由于廠家種類較多、維護方法和要求不同、蓄電池結構不同、個體差異、維護人員對蓄電池的維護經驗不足等原因，蓄電池的早期失效現象時有發生，造成蓄電池個體甚至整組電池的損壞，給電網的安全運行造成嚴重的影響。

蓄電池運行中發現的主要問題有：

（1）蓄電池開路造成開關無法合閘

（2）蓄電池出現爬酸爬堿現象，引起絕緣下降報警。

（3）部分變電站蓄電池出現單體失效，主要現象有電池鼓肚、漏液等。

（4）部分變電站由于綜合原因造成蓄電池整體失效。

由于蓄電池單體差異、蓄電池結構及維護等問題在投運時間不長的情況下，出現了整體失效，具體現象為在站用變停電后在較短時間內出現蓄電池電壓降到告警電壓198V，電池已基本報廢。

（5）維護原因造成蓄電池早期容量損失。

2、充電機使用中存在的問題

（1）許多運行維護人員沒有注意到充電機電壓的日常整定問題。某變電站在站變失電的情況下，過了10s直流合閘母線失電，控制電源消失，而現場檢測蓄電池端電壓還有218V，經過檢查，我們發現直流系統電壓告警中間繼電器整定偏高，造成繼電器動作斷開直流電源，將中間繼電器電壓整定值改變后恢復正常。

（2）充電機固有程序設定與蓄電池個數搭配不當引起的蓄電池充電電壓過高，引起過充。如某變電站蓄電池固有102個，均充電壓卻固定整定為245V，容易引起蓄電池過充。

（3）部分變電站出現充電機模塊失效現象。

（4）部分變電站的相控電源由于自身原因（紋波系數較大），可能對運行中的設備造成過熱及其它附加損耗，如我們經過試驗發現某變電站還存在脈動電流過大的問題，對這樣的變電站如果做核對性放電試驗，可能影響到電池壽命，如果不做核對性放電，將無法核對蓄電池容量，也可能給蓄電池和直流系統的安全運行帶來負面影響。

3、絕緣監察裝置存在問題

早期的微機絕緣監察巡檢裝置由于受直流系統接線方式的影響，絕緣監察裝置無法起到預期的作用，基本上還停留在母線報警階段，對于具體支路，絕大部分變電站仍需要采用支路斷電查找的方法來尋找接地點。現場主要的絕緣監察裝置問題有裝置死機、插件損壞、插件燒毀等。部分絕緣監察裝置死機造成全站直流系統失去地點，另外有些絕緣監察裝置在同一母線多路電源饋線同時下降時無法正確報警。直流系統的網絡拓撲對絕緣監察裝置能否正常運行造成決定性的影響，如不少絕緣監察裝置在饋線屏是采用輻射型，但到下一級回路又接上小母線，構成環網結構，而現場大部分絕緣監察裝置都是采用輻射型檢測原理，這就造成了失地時能報警卻無法正確選線的問題。

4、直流系統接線及上下級配合等問題

（1）直流系統接線問題

直流系統饋電網絡設計主要有兩種供電方式，即輻射供電和環形供電。以前的直流系統都采用環形供電方式，即直流屏經空開上小母線，在下一級實現環網。環網結構雖然從表面上提高了可靠性，降低了設計成本，但實際上它也有很多缺點，特別是運行時間長了以后，容易產生更多的問題，主要有：環網結構相互干擾問題，主要指感應耦合和電容耦合。環網結構相互影響，一處短路可能造成整個環網結構短路，不利于有效斷開故障點。環網結構給空開熔絲上下級配合造成困難。環網結構給絕緣監察和查找失地造成極大的困難，容易造成回路迂回，不利于查找故障點，特別是在老舊變電站和絕緣總體下降的變電站。

（2）直流空開熔絲上下級配合問題直流回路中，熔斷器、空氣開關是直流系統各出線的過流和短路故障的保護元件，可作為饋線回路供電網絡斷開和隔離之用，如果選型、配置不當，可能導致失去直流電源致使斷路器不能跳閘切除故障，將事故擴大。因此應按《繼電保護反措》、《直流反措》、《直流系統設計規程》對變電站直流上下級空開、熔絲進行配合整定。

新建或擴建工程中直流熔絲上下級配合問題得到大家的廣泛關注，但技改工程中的熔絲、空開上下級配合往往被人忽略，如現場發現開關更換后，操作機構已由分相操作機構換為三相操作機構，而現場控制電源仍保持原來的控制熔絲安數，造成控制回路故障后長時間無法斷開故障回路。

對蓄電池出口、主控控制等熔斷器或空氣開關應加輔助觸點監視回路，控制回路的監視平時較為重視，但對蓄電池出口的監視有時可能忽略。某變電站在操作35kV電池操作機構開關時發現開關合不上，經查是因為蓄電池出口熔絲熔斷，沒有報警，此時僅靠充電機帶不動電磁操作機構，致使開關合不上。

三、加強直流系統運行維護管理的幾點建議

1、加快加強重要變電站的直流電源改造工作，更換紋波系數較大的相控電源為高頻開關電源。

2、加強直流系統在線監測的應用研究和推廣工作。對于蓄電池巡檢儀應推廣使用能綜合蓄電池放電曲線、蓄電池端電壓、內阻、容量測試等運行狀態進行有效判斷的在線監測裝置。對于絕緣監察裝置考慮使用在線式絕緣檢查和便攜式直流接地檢測儀綜合使用判斷的方法。

3、結合變電站綜合自動化改造，改直流系統環網結構為輻射型網絡結構，采取直流分屏方式，保證直流回路的完整清晰。對于未更改的變電站，希望通過普查找到解環點，便于今后改造和故障查找。

4、定期進行蓄電池組核對性放電試驗，按每二年進行一次核對性放電，運行六年以上的蓄電池組一年進行一次核對性放電試驗。

5、每年進行一次直流二次熔絲、空開普查核對工作，確保熔絲、空開級差選配合理。

四、結束語

變電站直流系統運行中存在的問題很多，本文就日常常見問題進行了分析和探討，直流系統作為變電站的重要部分，應在保證直流系統最大供電可靠性的原則下，根據變電站實際情況制定直流系統運行維護方法，確保直流系統安全可靠運。

參考文獻：

[1]陳偉君.對變電站直流系統的運行與維護分析[J].北京電力高等專科學校學報（自然科學版），2012（7）：114-115.

[2]魏紅，劉永杰.淺談變電站直流系統的運行維護管理[J].內蒙古科技與經濟，2010（4）：119-120.

（作者單位：國網山西省檢修公司）