潘紀(jì)良（國(guó)網(wǎng)湘潭供電公司，湖南湘潭411101）

變電站直流系統(tǒng)的運(yùn)行及維護(hù)檢查研究

潘紀(jì)良（國(guó)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(shè)備的工作電源，直流系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)影響著整個(gè)變電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)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(yīng)高度重視直流系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)，加強(qiáng)其運(yùn)行管理和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)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(duì)變電站直流系統(tǒng)故障檢查中應(yīng)注意的事項(xiàng)進(jìn)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(yīng)的運(yùn)行維護(hù)技術(shù)，以供參考。

變電站；直流系統(tǒng)；運(yùn)行與維護(hù)檢查

1 引言

直流系統(tǒng)是變電站穩(wěn)定而有效運(yùn)行的重要設(shè)備。在變電站直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障失靈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的短路電流，燒壞變電站的相關(guān)電氣設(shè)備，造成重大的安全隱患。因此，對(duì)變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行中的諸多問題進(jìn)行研究，加強(qiáng)直流系統(tǒng)的維護(hù)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(guān)電源整流模塊、微機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)設(shè)備、蓄電池組等組成，而直流系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)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(duì)各個(gè)功能模塊的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量和采集，并對(duì)直流系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)的科學(xué)管理和有效控制?，F(xiàn)階段，我國(guó)較多地區(qū)的變電站直流系統(tǒng)充電設(shè)備都更換了智能高頻開關(guān)電源充電設(shè)備，傳統(tǒng)的相控整流充電設(shè)備不斷減少。直流系統(tǒng)可以作為變電站中一種獨(dú)立運(yùn)行的電源裝置，向各種變電站設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電源。由于直流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和獨(dú)立性，通常情況下，直流系統(tǒng)不會(huì)受到變電站運(yùn)行方式的影響，當(dāng)外部交流電出現(xiàn)運(yùn)行故障無法提供正常穩(wěn)定供電時(shí)，直流系統(tǒng)將可利用內(nèi)部的蓄電池向變電站設(shè)備提供直流電源，確保其正常運(yùn)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(diǎn)：①相關(guān)的材料質(zhì)量問題。例如：一些二次回路的絕緣材料本身的質(zhì)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(dòng)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(huì)出現(xiàn)大型的動(dòng)物影響，但是各種小動(dòng)物例如鼠類和昆蟲常常進(jìn)入帶電回路，造成接地短路；③外界的濕度對(duì)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(qiáng)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(hù)活動(dòng)都可能會(huì)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(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、平衡電阻接地、有緣接地等等類型。單點(diǎn)接地指的是只有一個(gè)接地點(diǎn)，這種情況較為常見，但是處理起來也較為簡(jiǎn)單。多點(diǎn)接地則略微麻煩，這種情況下要準(zhǔn)確地定位接地的故障點(diǎn)。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(shè)備之間的連接不科學(xué)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(dú)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(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，會(huì)造成環(huán)路故障。兩套獨(dú)立供電直流系統(tǒng)一旦合環(huán)，就可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果：①可能會(huì)造成發(fā)生火災(zāi)，合環(huán)經(jīng)常會(huì)引發(fā)失火，不僅給供電系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的危害，還會(huì)影響沿線的建筑或者人民的生命安全；②可能會(huì)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(huì)引起相關(guān)設(shè)備的舉動(dòng)；④很可能因不同系統(tǒng)的正負(fù)極接地而造成同時(shí)報(bào)警。

3.3 充電問題

變電站直流系統(tǒng)中另一個(gè)重要組成部分——充電機(jī)，變電站在實(shí)際運(yùn)行中，工作人員常會(huì)忽視維護(hù)和保養(yǎng)充電機(jī)，導(dǎo)致充電機(jī)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(jī)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(jī)，影響充電機(jī)的使用壽命和變電站直流系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

3.4 蓄電池問題

直流設(shè)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(yīng)急電源，在偶爾的失電情況出現(xiàn)，蓄電池組也能夠作為應(yīng)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(hù)保養(yǎng)的不科學(xué)，就無法保證直流電源的穩(wěn)定性。當(dāng)前最大的問題就是因?yàn)楦鞣N原因?qū)е滦铍姵亟M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(gè)蓄電池組成，每一個(gè)蓄電池的容量和其他規(guī)格不可能完全一致，這就會(huì)出現(xiàn)充電不平均的情況出現(xiàn)，損傷壽命；蓄電池組其實(shí)是一個(gè)串聯(lián)的整體，只要有一臺(tái)蓄電池容量下降，整組的容量都無法保證；蓄電池組蓄電池?cái)?shù)量較多，理論上每年都需要深度放電來檢測(cè)容量，但是這項(xiàng)工作極其繁瑣，導(dǎo)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(yùn)行維護(hù)技術(shù)

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(shí)由于蓄電池單體故障，最終導(dǎo)致該變電站直流系統(tǒng)全部失電的故障。當(dāng)日08：30，調(diào)控人員發(fā)現(xiàn)某變電站 “1號(hào)主變壓器失電”，主變壓器所供的35kV和10kV側(cè)的備自投均未動(dòng)作。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)該變電站遠(yuǎn)動(dòng)通信已中斷退出，無法對(duì)該變電站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，調(diào)控班當(dāng)即通知運(yùn)維班現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行事故處理。

經(jīng)運(yùn)維班人員檢查發(fā)現(xiàn)：變電站現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)屏上所有測(cè)控和保護(hù)裝置運(yùn)行燈全部熄滅，裝置全部失電；直流屏上充電機(jī)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(dāng)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(fù)正常。

4.2 具體的維護(hù)措施4.2.1 應(yīng)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(dāng)系統(tǒng)處于在帶電狀態(tài)時(shí)，其能夠?qū)χ绷飨到y(tǒng)的接地故障準(zhǔn)確地判斷位置，從而在直流系統(tǒng)故障檢測(cè)中，無需拉回路，對(duì)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(duì)信號(hào)注入法進(jìn)行應(yīng)用，像直流系統(tǒng)正負(fù)母線中直接注入低頻交流電壓信號(hào)，對(duì)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(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)參考交流電流的大小、相位等信息，對(duì)直流系統(tǒng)接地故障的位置進(jìn)行判斷。如果有多個(gè)直流電源在變電站系統(tǒng)中，可以對(duì)轉(zhuǎn)移負(fù)荷法進(jìn)行應(yīng)用，在出現(xiàn)直流接地故障的時(shí)候，可在正常母線中切換饋線支路，從而在帶電狀態(tài)下對(duì)多支路接地故障進(jìn)行排查。

4.2.2 注重對(duì)環(huán)網(wǎng)裝置的維護(hù)

為了能夠更好的對(duì)環(huán)網(wǎng)裝置進(jìn)行維護(hù)，則需要明確相應(yīng)的解決思路：一旦出現(xiàn)環(huán)網(wǎng)故障，第一時(shí)間要做的就是發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知工作人員迅速地進(jìn)行故障的排查，找出故障點(diǎn)；然后應(yīng)當(dāng)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(yīng)當(dāng)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(shè)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(qiáng)充電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)

如果變電站系統(tǒng)中充電設(shè)備的蓄電池組在監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)未得到合理設(shè)置的情況下，出現(xiàn)充電過多或者充電不足的問題，對(duì)充電設(shè)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(biāo)問題，并且充電設(shè)備受到逆交電源諧波的干擾，會(huì)影響其電壓和紋波。為了確保蓄電池的安全穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)加強(qiáng)充電設(shè)備的合理有效運(yùn)行維護(hù)。同時(shí)，對(duì)于變電站系統(tǒng)的充電設(shè)備，采取有效的運(yùn)行維護(hù)措施，仔細(xì)檢查直流輸出電壓和交流輸入電壓，重點(diǎn)檢查電流、保護(hù)信號(hào)等參數(shù)是否正常，若變電站運(yùn)行過程中交流電源發(fā)生運(yùn)行中斷，必須由蓄電池向變電站設(shè)備提供直流電源，因此為了保證持續(xù)可靠的直流供電，應(yīng)采取科學(xué)合理的方法，適當(dāng)調(diào)整母線電壓，確保母線輸出的電壓值保持在一個(gè)正常、穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)變電站直流系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，充電機(jī)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(yùn)行故障，蓄電池直接向直流系統(tǒng)進(jìn)行供電，為了確保蓄電池的安全運(yùn)行，應(yīng)加強(qiáng)充電機(jī)的管理維護(hù)，相關(guān)維護(hù)檢修人員應(yīng)仔細(xì)檢查充電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和使用性能，有針對(duì)性地進(jìn)行故障處理。

4.2.4 做好蓄電池維護(hù)

蓄電池的應(yīng)用容量以及使用壽命很大程度上取決于蓄電池的合理設(shè)計(jì)，而變電站運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)蓄電池使用操作不當(dāng)、安裝維護(hù)不到位等問題，這就需要不斷改進(jìn)和優(yōu)化蓄電池的運(yùn)行維護(hù)。對(duì)于蓄電池組的維護(hù)，應(yīng)當(dāng)從下面的幾個(gè)要點(diǎn)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(zāi)隱患，所以一般情況變電站的蓄電池應(yīng)當(dāng)在嚴(yán)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(yīng)當(dāng)涂有防腐蝕漆，并且這項(xiàng)工作還要當(dāng)做日常的工作來進(jìn)行，防止電池被腐蝕。③定期和不定期的檢查。應(yīng)當(dāng)在必要的情況下對(duì)蓄電池組進(jìn)行定期的檢查，認(rèn)為可能有故障隱患的，也應(yīng)當(dāng)隨時(shí)進(jìn)行檢查，以防止各種故障的出現(xiàn)。④每年的深度放電檢驗(yàn)一定要落到實(shí)處，不能忽視這項(xiàng)程序的重要性。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，為了確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，務(wù)必要確保直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，在變電站的日常運(yùn)行中，要通過監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)直流系統(tǒng)的運(yùn)行及維護(hù)加強(qiáng)控制與管理，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，能夠及時(shí)采取有效措施進(jìn)行相應(yīng)處理，從而有效確保變電站直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]蔡燕光.淺談變電站直流系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2011（19）：120～122.

[2]高涵冰，徐景升.有關(guān)變電站直流系統(tǒng)中蓄電池的檢測(cè)和維護(hù)問題思考與探討[J].中國(guó)電子商務(wù)，2013（3）：233.

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

TM63

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2095-2066（2016）24-0070-02

2016-7-28

潘紀(jì)良（1982-），男，工程師，本科，運(yùn)檢部變電運(yùn)維兼直流管理專責(zé)。