淺析化工企業10KV開閉所直流系統維護及常見故障處理

李志輝 王榮

摘 要：開閉所是化工企業中電力控制中心，因化工生產連續性和不間斷性，對供電系統提出了極高的要求，其中電力系統的二次回路，擔負著對一次主回路進行監測、控制和測量，在電力系統中，起著極其重要的作用。本文對常見開閉所直流系統進行簡要分析，并分析常見故障及處理措施，為相關人員在工作中提供幫助。

關鍵詞：主回路;直流屏;二次回路;浮充電;直流接地

前言

一般化工企業，根據負荷特點及電力系統控制的可靠性，在負荷集中的區域設立開閉所，直流控制系統作為一個獨立的系統，不受主回路影響，在主回路故障的情況下，仍能為主回路提供安全可靠的電源，為系統測量、監測、控制、信號、繼電保護及直流事故照明等負載供電，直流系統一旦失效，整個開閉所將處于失控狀態，一旦主電路發生故障，故障部位無法切除，將會產生極其嚴重的后果，故直流系統在日常的維護中及其重要，能否對故障準確判斷與及時處理會影響整個開閉所安全可靠運行。

一、開閉所直流系統的組成

開閉所直流電源由直流屏提供，其由交流配電單元、充電單元、蓄電池單元、電池組巡檢單元、絕緣監測單元、蓄電池組電源巡檢單元等組成。常規直流供電采用單母線分段雙電源雙充的供電方式。直流配電屏進線由開閉所接入380V交流電，經整流裝置裝換為220V或110V直流電輸出，為直流母線供電，蓄電池組與整流裝置輸出端并列接入直流母線。這樣，整流裝置一方面通過直流母線為其所帶的負載供電，同時對并接的蓄電池組進行浮充電。當交流故障時，直流輸出裝換為由蓄電池組供電，電池組采用閥控鉛酸蓄電池組。蓄電池多數采用充電高頻智能開關電源充電裝置，也有部分采用相控整流充電。

二、直流系統故障對系統的影響

直流系統故障多是直流接地故障，當一點接地時，其雖不能對整個供電系統造成直接影響，對系統影響輕微，檢修人員查清故障點，及時消除處理，不會對系統造成影響。但當直流系統有兩點接地，則整個電力系統將受到嚴重影響，將會造成信號裝置、測控裝置、繼電保護裝置誤動，斷路器誤動或拒動，該類故障，危害極大，對該類故障嚴密監控，及時消除，以防事故擴大。

三、直流系統常見問題及對策

3.1交流系統對直流供電系統的影響

開閉所供配電系統中，交直流共存，而直流系統的抗干擾能力較弱，特別是當交流系統異常，將會對直流系統的供電產生影響，嚴重時，將使直流系統的供電電壓失去穩定性，為了及時判斷故障部位及事故后的問題查詢，通過智能監控模塊對系統運行情況進行記錄，當發生故障時，通過后臺計算機中心對歷史數據分析，準確判定故障，同時可對故障進行分類，進而針對出現的同類問題做出對策及采取措施。

3.2高頻充電裝置

3.2.1充電單元故障

充電單元為直流系統負載提供正工作的電源，同時為蓄電池進行充電，目前所配置的直流屏均裝設微機綜保，可對電源充電單元進行集中控制及監視，所有充電單元模塊顯示屏無顯示時，各指示燈不亮，即可判斷高頻開關電源無輸入或輸入電源不正常，可通過測量直流屏交流輸入端三相電源電壓及充電裝置輸入端電壓，判斷故障部位。當只有某一個充電模塊出現故障時，由于充電/浮充電裝置采用多個高頻開關電源模塊并聯，N+1熱備份，一個充電模塊故障，可切出系統，維修或更換故障模塊，不影響系統的正常運行。

3.2.2電源單元工作異常

直流系統平時工作負荷在80%左右，當直流處于過負荷連續運行時，會對直流模塊造成損毀，直流系統模塊在實際使用中按N+1的容量配置，當其中一塊模塊故障時，可切出系統，其他模塊仍可保持正常工作，通常是不會出現超負荷運行，然而在一些實際使用中，因單個電源無法滿足一個開閉所所帶負荷的需求，直流電源由多個單元并列組成，這樣，當出現某個電源模塊故障時，其他模塊就會出現超負荷運行，出現這種情況，應及時切除故障模塊，同時投入備用模塊，讓系統處于正常負荷狀態。

3.3蓄電池組異常情況及處理措施

我們常用的鉛酸免維護電池的使用壽命為三到五年，在使用壽命期，可通過以下步驟排查故障

3.3.1檢查主接線部分，排查連接線是否牢固可靠，布線是否干凈清潔，發現異常及時處理。

3.3.2測量每節電池的標稱電壓和浮充電壓（充電狀態和浮充電狀態兩種情況）如出現異常，則表明電池有問題，及時維修或更換。

3.3.3電池測量方法，測量前，必須斷開交流供電輸入端，使充電單元不在充電狀態，通過放電裝置放點，測量并記錄放電電流及放電時間，核對整套電池的狀態，一般當電池使用年限達到五年，即使充放電電流及放電時間在標稱范圍內，也應及時更換電池。

3.4直流系統接地原因及處理措施

3.4.1直流接地

3.4.2直流接地的危害

（1）接地的種類：因直流系統結構的復雜，接地故障呈現多樣性，根據接地故障類型，大致可分為正極接地、負極接地、一點接地、多點接地、環網接地等多種情況。

（2）正極接地：常規的直流控制系統，斷路器跳閘線圈均接電源負極，所以，當正極接地，可造成斷路器出現誤動跳閘，造成事故。

（3）負極接地：負極接地，相當于將斷路器短接，當系統出現故障時，綜保動作，但斷路器跳閘線圈無控制電壓，斷路器將會拒動，出現事故擴大。

通過直流控制原理分析，當直流系統有一點接地，對二次系統不會造成事故，但當二點或多點接地時，則可引起斷路器誤動或拒動，在實際工作中，當監控裝置發出接地報警信號，已表明直流系統存在接地點，維護人員應及時查找故障點并消除。

3.4.3直流接地故障的查找及處理常見方法

直流回流分布廣，故障呈現隱蔽性，通常直流接地故障查找遵循先室外后室內，先負荷后電源，先信號照明后操作控制線路的原則，常用的方法有拉回路法、接地裝置選線監測法、直流接地故障定位儀定位法。

（1）拉回路法：逐一切斷各直流分支回路，若切除某一分支回流路后，直流接地故障消除，則可判定該回路存在直流接地故障，若故障一直存在，則可判定該回路正常，可按此法逐一查找，直至將所有接地點確定。使用該方法，因二次回路的復雜性，極易引起人為跳閘事件，故應謹慎操作。

（2）接地裝置選線監測法：由在線監測裝置對直流絕緣進行監測，可隨時監控直流系統的接地故障，可確定某回路或直流存在接地故障，無法準確判定接地點，另因系統分布電容的影響，極易造成誤判，對接地裝置的精度要求較高。

（3）直流接地故障定位儀定位法：這是一種簡易、便攜的監測方法，可不切斷直流回路，可帶電操作，極大提高了操作的安全性，如果選用較高登記的定位儀，可避免外界影響，測量精度較高。

隨著科技日新月異，計算機技術的飛躍發展，對直流系統的故障的查詢已趨于計算機化，但有些故障還許我們周密判定，才可根除隱患，因此我們現場技術人員不僅要掌握直流供電系統的原理，更要善于總結實際中遇到的各類故障，舉一反三，精準定位故障，確保整個開閉所供電的安全可靠運行。

參考文獻：

[1]魏三強 .變電站直流系統故障分析及處理方法淺析[J].建筑電氣2017.2.

[2]劉宏、茹兵.發電廠直流系統調試中常見故障及處[J].河南電力2015.4302.

[3]馬立方.變電站直流系統故障分析與處理[J]現代商貿工業2011.05.

[4]丁吉偉.淺析發電廠電氣直流系統運行及故障處理[J]水電工程2017.6.

作者簡介：

李志輝 ， 男 ，1975年10月生， 漢， 山西省長治市 人 ，本科 ，初級工程師，研究方向：變頻器的使用安裝和維護.