變電站直流系統(tǒng)的運行及維護檢查研究

潘紀良（國網(wǎng)湘潭供電公司，湖南湘潭411101）

變電站直流系統(tǒng)的運行及維護檢查研究

潘紀良（國網(wǎng)湘潭供電公司，湖南湘潭411101）

作為變電站系統(tǒng)中二次設備的工作電源，直流系統(tǒng)的運行狀態(tài)影響著整個變電站的安全、穩(wěn)定運行。為了能夠保證變電站直流系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性和可靠性，應高度重視直流系統(tǒng)的運行維護，加強其運行管理和控制，及時發(fā)現(xiàn)運行故障，采取合理有效的處理措施，減少直流系統(tǒng)故障影響。本文主要對變電站直流系統(tǒng)故障檢查中應注意的事項進行了闡述，并分析了變電站直流系統(tǒng)的常見問題，提出了相應的運行維護技術，以供參考。

變電站；直流系統(tǒng)；運行與維護檢查

1 引言

直流系統(tǒng)是變電站穩(wěn)定而有效運行的重要設備。在變電站直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障失靈時，會產(chǎn)生強大的短路電流，燒壞變電站的相關電氣設備，造成重大的安全隱患。因此，對變電站直流系統(tǒng)運行中的諸多問題進行研究，加強直流系統(tǒng)的維護與管理，具有重要意義。

2 變電站直流系統(tǒng)的基本概述

變電站直流系統(tǒng)主要由高頻開關電源整流模塊、微機絕緣監(jiān)測設備、蓄電池組等組成，而直流系統(tǒng)在實際應用中所使用的管理方式為模塊式的，由變電站中的監(jiān)控系統(tǒng)對各個功能模塊的運行參數(shù)進行實時的測量和采集，并對直流系統(tǒng)的運行方式進行調節(jié)，最終實現(xiàn)直流系統(tǒng)的科學管理和有效控制?，F(xiàn)階段，我國較多地區(qū)的變電站直流系統(tǒng)充電設備都更換了智能高頻開關電源充電設備，傳統(tǒng)的相控整流充電設備不斷減少。直流系統(tǒng)可以作為變電站中一種獨立運行的電源裝置，向各種變電站設備提供穩(wěn)定的直流電源。由于直流系統(tǒng)結構的穩(wěn)定性和獨立性，通常情況下，直流系統(tǒng)不會受到變電站運行方式的影響，當外部交流電出現(xiàn)運行故障無法提供正常穩(wěn)定供電時，直流系統(tǒng)將可利用內(nèi)部的蓄電池向變電站設備提供直流電源，確保其正常運行。

3 變電站直流系統(tǒng)的常見問題

3.1 接地故障

接地故障作為直流電源系統(tǒng)中出現(xiàn)頻率較高的一種故障類型，其發(fā)生的主要原因無非有四點：①相關的材料質量問題。例如：一些二次回路的絕緣材料本身的質量就有問題，絕緣的效果極差，無法保證絕緣的性能，很容易造成接地；②外界動物的影響。很多變電站都處在人跡罕至的野外，在這種情況下，即便不大會出現(xiàn)大型的動物影響，但是各種小動物例如鼠類和昆蟲常常進入帶電回路，造成接地短路；③外界的濕度對暴露在空氣中的直流系統(tǒng)中的金屬元件的影響。本身這些元件是具備絕緣的性能的，但是由于外界的濕度大，或者是連續(xù)的強烈的暴雨造成的系統(tǒng)偶發(fā)性接地；④人為因素。人工誤觸碰和非正常程序的維護活動都可能會造成直流接地。接地故障一般來說分為三種不同的類型：①電阻性接地，這種情況一般也被稱作是金屬接地，它又能分為單點接地、多點接地、平衡電阻接地、有緣接地等等類型。單點接地指的是只有一個接地點，這種情況較為常見，但是處理起來也較為簡單。多點接地則略微麻煩，這種情況下要準確地定位接地的故障點。②有緣接地，這種情況指的是通過其他的電源而并非電阻產(chǎn)生的接地情況出現(xiàn)，一般分為交-直流串接地和直-直流串接地等等情況。③還可能出現(xiàn)不同設備之間的連接不科學造成的多分支接地。

3.2 環(huán)網(wǎng)故障

通常情況下，許多的變電站中所包含的兩套供電直流系統(tǒng)都比較的獨立，而在這兩套系統(tǒng)中，接線和供電的方式是各不相同的，一旦接線出現(xiàn)問題，則會導致設備出現(xiàn)故障，會造成環(huán)路故障。兩套獨立供電直流系統(tǒng)一旦合環(huán)，就可能會產(chǎn)生嚴重的后果：①可能會造成發(fā)生火災，合環(huán)經(jīng)常會引發(fā)失火，不僅給供電系統(tǒng)帶來嚴重的危害，還會影響沿線的建筑或者人民的生命安全；②可能會大大削弱蓄電池的性能，使其使用壽命大大降低，無形地增加了許多不必要的成本；③可能會引起相關設備的舉動；④很可能因不同系統(tǒng)的正負極接地而造成同時報警。

3.3 充電問題

變電站直流系統(tǒng)中另一個重要組成部分——充電機，變電站在實際運行中，工作人員常會忽視維護和保養(yǎng)充電機，導致充電機電壓整定不合理，并且受到變電站系統(tǒng)相控電源的影響，造成充電機產(chǎn)生較大損耗，內(nèi)部元器件溫度持續(xù)升高，甚至燒壞充電機，影響充電機的使用壽命和變電站直流系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

3.4 蓄電池問題

直流設備在變電站中分布的十分廣泛，且數(shù)量較多，基于此，蓄電池組的重要性就凸顯出來了。一般來說，蓄電池組是一種備用的應急電源，在偶爾的失電情況出現(xiàn)，蓄電池組也能夠作為應急電源。一般來說，沒有故障的情況下，蓄電池組都處于充電狀態(tài)，一旦維護保養(yǎng)的不科學，就無法保證直流電源的穩(wěn)定性。當前最大的問題就是因為各種原因導致蓄電池組的使用壽命大大降低，從而影響直流電源的穩(wěn)定性。

蓄電池組常出現(xiàn)的問題一般包括：蓄電池組由多個蓄電池組成，每一個蓄電池的容量和其他規(guī)格不可能完全一致，這就會出現(xiàn)充電不平均的情況出現(xiàn)，損傷壽命；蓄電池組其實是一個串聯(lián)的整體，只要有一臺蓄電池容量下降，整組的容量都無法保證；蓄電池組蓄電池數(shù)量較多，理論上每年都需要深度放電來檢測容量，但是這項工作極其繁瑣，導致很多地方該制度成為一紙空文。

4 變電站直流系統(tǒng)的運行維護技術

4.1 案例分析

2015年1月13日，某110kV變電站發(fā)生了一起因主變壓器失電引起站用電系統(tǒng)切換，同時由于蓄電池單體故障，最終導致該變電站直流系統(tǒng)全部失電的故障。當日08：30，調控人員發(fā)現(xiàn)某變電站 “1號主變壓器失電”，主變壓器所供的35kV和10kV側的備自投均未動作。同時還發(fā)現(xiàn)該變電站遠動通信已中斷退出，無法對該變電站實現(xiàn)遠程監(jiān)控，調控班當即通知運維班現(xiàn)場進行事故處理。

經(jīng)運維班人員檢查發(fā)現(xiàn)：變電站現(xiàn)場保護屏上所有測控和保護裝置運行燈全部熄滅，裝置全部失電；直流屏上充電機及饋線電源指示燈均熄滅；交流屏1上的直流電源空氣斷路器在分閘位置、交流屏2上的直流電源空氣斷路器在合閘位置。當試送交流屏1上的“直流電源1”空氣斷路器后，直流系統(tǒng)恢復正常。

4.2 具體的維護措施4.2.1 應用直流接地故障定位裝置

直流接地故障定位裝置在變電站的直流系統(tǒng)中占據(jù)著十分重要的地位，當系統(tǒng)處于在帶電狀態(tài)時，其能夠對直流系統(tǒng)的接地故障準確地判斷位置，從而在直流系統(tǒng)故障檢測中，無需拉回路，對于直流系統(tǒng)安全性的提升有著很大的作用。而且，在直流接地故障定位裝置中，對信號注入法進行應用，像直流系統(tǒng)正負母線中直接注入低頻交流電壓信號，對變電站直流系統(tǒng)的低頻交流電流，可以利用交流電流互感器進行檢測，同時參考交流電流的大小、相位等信息，對直流系統(tǒng)接地故障的位置進行判斷。如果有多個直流電源在變電站系統(tǒng)中，可以對轉移負荷法進行應用，在出現(xiàn)直流接地故障的時候，可在正常母線中切換饋線支路，從而在帶電狀態(tài)下對多支路接地故障進行排查。

4.2.2 注重對環(huán)網(wǎng)裝置的維護

為了能夠更好的對環(huán)網(wǎng)裝置進行維護，則需要明確相應的解決思路：一旦出現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障，第一時間要做的就是發(fā)出報警信號，通知工作人員迅速地進行故障的排查，找出故障點；然后應當徹底消除站內(nèi)的環(huán)路隱患，提升直流系統(tǒng)抗擊故障的能力。除此之外，最有效的方案應當是通過變電站直流電源在線環(huán)路告警裝置和帶電環(huán)路快速查找設備的研發(fā)和使用，能夠最有效地杜絕這種情況的發(fā)生。

4.2.3 加強充電設備運行維護

如果變電站系統(tǒng)中充電設備的蓄電池組在監(jiān)控系統(tǒng)運行參數(shù)未得到合理設置的情況下，出現(xiàn)充電過多或者充電不足的問題，對充電設備產(chǎn)生影響，直流系統(tǒng)也很容易發(fā)生紋波參數(shù)超標問題，并且充電設備受到逆交電源諧波的干擾，會影響其電壓和紋波。為了確保蓄電池的安全穩(wěn)定運行，應加強充電設備的合理有效運行維護。同時，對于變電站系統(tǒng)的充電設備，采取有效的運行維護措施，仔細檢查直流輸出電壓和交流輸入電壓，重點檢查電流、保護信號等參數(shù)是否正常，若變電站運行過程中交流電源發(fā)生運行中斷，必須由蓄電池向變電站設備提供直流電源，因此為了保證持續(xù)可靠的直流供電，應采取科學合理的方法，適當調整母線電壓，確保母線輸出的電壓值保持在一個正常、穩(wěn)定的狀態(tài)。當變電站直流系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)時，充電機可以持續(xù)地向變電站提供直流電源，其處于浮充狀態(tài)，一旦交流電源發(fā)生運行故障，蓄電池直接向直流系統(tǒng)進行供電，為了確保蓄電池的安全運行，應加強充電機的管理維護，相關維護檢修人員應仔細檢查充電機的運行參數(shù)和使用性能，有針對性地進行故障處理。

4.2.4 做好蓄電池維護

蓄電池的應用容量以及使用壽命很大程度上取決于蓄電池的合理設計，而變電站運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)蓄電池使用操作不當、安裝維護不到位等問題，這就需要不斷改進和優(yōu)化蓄電池的運行維護。對于蓄電池組的維護，應當從下面的幾個要點去做：①要做好防火工作。蓄電池組分布較為廣泛，其本身也最害怕火災隱患，所以一般情況變電站的蓄電池應當在嚴格的防火環(huán)境中。②要做好防腐蝕的情況，一般來說，蓄電池室內(nèi)應當涂有防腐蝕漆，并且這項工作還要當做日常的工作來進行，防止電池被腐蝕。③定期和不定期的檢查。應當在必要的情況下對蓄電池組進行定期的檢查，認為可能有故障隱患的，也應當隨時進行檢查，以防止各種故障的出現(xiàn)。④每年的深度放電檢驗一定要落到實處，不能忽視這項程序的重要性。

5 結語

總而言之，為了確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運行，務必要確保直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，在變電站的日常運行中，要通過監(jiān)控系統(tǒng)對直流系統(tǒng)的運行及維護加強控制與管理，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，能夠及時采取有效措施進行相應處理，從而有效確保變電站直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

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[3]林惠文.變電站直流系統(tǒng)的運行維護與接地處理[J].廣東科技，2010（2）：102～103.

TM63

A

2095-2066（2016）24-0070-02

2016-7-28

潘紀良（1982-），男，工程師，本科，運檢部變電運維兼直流管理專責。