一種變電站蓄電池組可靠接入直流母線檢測(cè)方法的推廣與應(yīng)用

林兆紅

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司湛江供電局，廣東 湛江 524002）

變電站的直流系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠、各類(lèi)變電站，直流系統(tǒng)主要由蓄電池組、充電裝置、直流饋線屏、直流電源監(jiān)測(cè)裝置等部分組成。直流系統(tǒng)在變電站中為控制、信號(hào)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及事故照明等提供可靠的直流電源。它還為操作提供可靠的操作電源。直流系統(tǒng)的正常運(yùn)行與否，關(guān)系到繼電保護(hù)及斷路器能否正確動(dòng)作，會(huì)影響變電站乃至整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

蓄電池組是一種獨(dú)立可靠的電源，它不受交流電源影響，在發(fā)電廠或變電站內(nèi)發(fā)生任何事故時(shí)，甚至在全廠、全站交流電源都停電的情況下，仍能保證直流系統(tǒng)中的用電設(shè)備可靠而連續(xù)地工作，且電壓平穩(wěn)；同時(shí)還可以作為全廠、全站的事故照明電源，是保證供電電源不中斷的最后屏障。加強(qiáng)對(duì)蓄電池的管理，如何保證蓄電池組可靠連接于站用直流系統(tǒng)，具有重要的意義。

1 變電站蓄電池組脫離直流母線危害案例分析

近年來(lái)，發(fā)生過(guò)多起因?yàn)樽冸娬拘铍姵毓收隙斐勺冸娬救就ｋ姟⒃O(shè)備燒毀等事故案例。

2016 年 6 月 18 日凌晨，如圖 1 所示，某 330 kV南郊站相鄰的110 kV 韋曲站35 kV 線路故障，電纜溝爆炸，110 kV韋曲站#4、#5主變相繼起火；約2 min 后，330 kV 南郊站 6 回 330 kV 線路相繼跳閘，#3主變起火。故障造成330 kV南郊站及110 kV韋曲站等8 座110 kV 變電站全站失壓。本案例中造成事故擴(kuò)大主要原因是直流電源系統(tǒng)失壓。本次直流母線失壓分析：35 kV 線路Ⅲ電纜中間頭爆炸，造成330 kV南郊站#1、#2、#0站用變壓器低壓側(cè)開(kāi)關(guān)低壓脫扣，導(dǎo)致站用交流電源失壓；直流系統(tǒng)改造后兩組蓄電池至母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)均未投入，充電機(jī)交流失壓后造成直流母線失壓，導(dǎo)致事故范圍擴(kuò)大。

變電站直流系統(tǒng)也常常出現(xiàn)蓄電池輸出轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)把手脫扣，外觀看似已經(jīng)切換到位，實(shí)際主回路沒(méi)有切換到位造成蓄電池脫離直流母線而引起失壓事故。

2 檢測(cè)蓄電池組連接直流母線常用方法分析

根據(jù)Q/CSG 1203003-2013《中國(guó)南方電網(wǎng)公司變電站直流電源系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》5.2.6規(guī)定“在進(jìn)行切換操作時(shí)，蓄電池組不得脫離直流母線，在切換過(guò)程中允許兩組蓄電池短時(shí)并列運(yùn)行。”因此，在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)管理中如何保證變電站蓄電池組可靠連接直流電源系統(tǒng)很關(guān)鍵。

在以往，巡視人員只是通過(guò)查看直流系統(tǒng)表計(jì)或者觀察集中監(jiān)控顯示判斷蓄電池是否接入直流母線，蓄電池電流表有數(shù)值可認(rèn)為有電流通過(guò)蓄電池組，就理解蓄電池組已接入直流母線。蓄電池組電流浮充狀態(tài)電流很小，巡視維護(hù)時(shí)可以通過(guò)改變蓄電池浮充狀態(tài)觀察蓄電池組電壓電流，是否跟隨充電機(jī)電壓變化判斷其是否可靠連接直流母線，但表計(jì)精度會(huì)影響巡視人判斷。還可以通過(guò)查看蓄電池輸出開(kāi)關(guān)狀態(tài)顯示判斷，但是蓄電池輸出轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)分合是經(jīng)過(guò)附加行程開(kāi)關(guān)信號(hào)狀態(tài)判斷，行程開(kāi)關(guān)故障將會(huì)造成誤判主開(kāi)關(guān)真實(shí)位置。這些方法均需要直流電源系統(tǒng)采集表計(jì)才能正確反應(yīng)真實(shí)的數(shù)據(jù)狀態(tài)，運(yùn)行維護(hù)人員有一定熟練技能分析判斷，存在局限誤判。

如何更加可靠有效地檢測(cè)蓄電池組連接直流母線狀態(tài)這個(gè)問(wèn)題亟待解決。

3 一種蓄電池組可靠連接直流母線檢測(cè)方法應(yīng)用分析

直流系統(tǒng)的接地方式，變電站內(nèi)的直流系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，直流系統(tǒng)的兩極對(duì)地本應(yīng)沒(méi)有電壓，大地也沒(méi)有直流電位。但是，由于絕緣監(jiān)測(cè)裝置的電壓表及信號(hào)繼電器的一端是接地的，就使得直流系統(tǒng)通過(guò)該儀表及信號(hào)繼電器與大地連接。實(shí)際上，變電站的直流系統(tǒng)是經(jīng)高阻接地的接地系統(tǒng)。直流母線檢測(cè)原理：平衡電橋法，在絕緣監(jiān)測(cè)儀主機(jī)內(nèi)部設(shè)置2 個(gè)阻值相同的對(duì)地分壓電阻R1、R2，由于圖2中R1=R2，通過(guò)它們測(cè)得母線對(duì)地電壓V1、V2。因此在正常工況下，對(duì)地的直流電位等于直流系統(tǒng)電壓的1/2。平衡電橋檢測(cè)原理，如圖2所示。

圖2 平衡電橋檢測(cè)原理圖

當(dāng)Rx=Ry=∞時(shí)，系統(tǒng)無(wú)接地。此時(shí)，V1=V2=110 V。

即直流母線投入平衡橋電阻時(shí)，母線正負(fù)極對(duì)地電壓平衡，對(duì)地的直流電位等于直流系統(tǒng)電壓的1/2。當(dāng)退出母線平衡橋電阻時(shí)，直流系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，直流系統(tǒng)的兩極對(duì)地沒(méi)有電壓，此時(shí)測(cè)量?jī)蓸O分別對(duì)地電壓是漂移不穩(wěn)定的電壓值。

檢測(cè)示意圖如圖3 所示，在直流系統(tǒng)正常投入平衡橋電阻的情況下，蓄電池組可靠連接直流母線，此時(shí)采用萬(wàn)用表直流電壓擋測(cè)量蓄電池組正負(fù)極下端（下端測(cè)量可以避免由于熔斷器斷開(kāi)造成的誤判）對(duì)地電壓，由于平衡橋電阻作用就為系統(tǒng)電壓的1/2。如果蓄電池組脫離了直流母線，即蓄電池組正負(fù)極對(duì)地電壓沒(méi)有平衡橋電阻作用就會(huì)產(chǎn)生漂移不穩(wěn)定的電壓值。這樣就可以通過(guò)檢測(cè)蓄電池組正負(fù)極對(duì)地電壓是否穩(wěn)定于系統(tǒng)電壓值1/2來(lái)判斷蓄電池組是否可靠接入直流母線。

圖3 平衡電橋檢測(cè)示意圖

本方法可能存在的影響因素，如果直流系統(tǒng)出現(xiàn)單極接地，正負(fù)極對(duì)地電壓是不相等的，但相對(duì)穩(wěn)定可測(cè)量，當(dāng)然出現(xiàn)直流母線接地情況時(shí)要先解決接地故障問(wèn)題再判斷蓄電池是否可靠接入直流母線。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章就蓄電池組脫離母線的危害深入分析其可靠接入直流母線的重要性，并對(duì)一些常規(guī)檢測(cè)方法進(jìn)行分析比較，提出了利用平衡電橋工作原理檢測(cè)判斷蓄電池組可靠接入直流母線的有效且直觀方法。如圖4 所示，這一有效檢測(cè)方法被寫(xiě)入廣東電網(wǎng)有限公司湛江供電局管轄下的109 座變電站的操作票項(xiàng)目中，即在蓄電池由停用轉(zhuǎn)運(yùn)行最后步驟寫(xiě)上“檢測(cè)蓄電池組進(jìn)線熔斷器下端正負(fù)極對(duì)地電壓正常”。以此判斷蓄電池組可靠接入直流母線的依據(jù)。為確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行做出貢獻(xiàn)。

圖4 操作票示意圖