焦艷杰（國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司，四川成都610041）

試論500kV變電站直流系統(tǒng)故障及解決方法

焦艷杰（國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司，四川成都610041）

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的電力需求日益增加。500kV變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分對于電力的傳輸及轉(zhuǎn)換具有非常重要的作用。本文主要分析了500kV變電站直流系統(tǒng)的相關(guān)故障，并闡述了引發(fā)直流系統(tǒng)故障的相關(guān)原因，同時針對性的提出了變電站直流系統(tǒng)故障的預(yù)防措施，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)專業(yè)人士有所幫助。

500kV變電站；直流系統(tǒng)故障；解決方法

引言

直流系統(tǒng)屬于變電站的重要組成部分之一，在很大程度上影響著變電站的正常運行。尤其是隨著社會電力需求的不斷提升，變電站的承載壓力越來越大，直流系統(tǒng)的作用越發(fā)明顯。直流電源是直流系統(tǒng)的動力來源，可以為相關(guān)設(shè)備及裝置提供電源，包括：常規(guī)負(fù)荷、繼電保護、控制系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、自動裝置、遠程通訊裝置、UPS等等。為保證變電站運行的穩(wěn)定性與安全性，應(yīng)對直流系統(tǒng)運行的可靠性予以高度重視，其對于繼電保護以及自動裝運行的安全性具有十分重要的影響。

1　500kV變電站直流系統(tǒng)故障造成的危害

在變電站的運行過程中，直流系統(tǒng)對用電負(fù)荷要求較為嚴(yán)格，同時要求非常高的供電可靠性。若是在監(jiān)控系統(tǒng)、控制回路或者信號回路出現(xiàn)直流電源供應(yīng)不足的情況，運行人員就無法對監(jiān)控系統(tǒng)進行良好的控制，缺少足夠的信息來源，無法對設(shè)備所處狀態(tài)和系統(tǒng)潮流等予以明確，更談不上對設(shè)備的正確操作了。如果在自動裝置、繼電保護、開關(guān)分合閘回路中發(fā)生變電站的直流系統(tǒng)故障，就有可能發(fā)生意外跳閘或者開關(guān)拒動情況，造成系統(tǒng)性故障。變電站出現(xiàn)直流系統(tǒng)事故之后，相關(guān)工作人員應(yīng)及時的查找故障并分析原因，采取針對性的措施進行解決。但是在進行直流故障查找過程中可能會引發(fā)別的二次回路故障，進一步擴大事故的影響范圍。比如，在2002年，某500kV變電站就出現(xiàn)過這樣的問題，在對主變保護二次回路接地進行查找的過程中，主變溫度保護出現(xiàn)誤跳閘的情況，因那時整個系統(tǒng)只有一條500kV線路與鄰省電王相連，導(dǎo)致2個省網(wǎng)都發(fā)生了事故。

2　500kV變電站直流系統(tǒng)故障的類型

2.1直流電源失壓

（1）如果監(jiān)控系統(tǒng)、控制回路或者信號回路中，直流電源供應(yīng)不足，則無法實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的有效監(jiān)控，其一次設(shè)備無法予以正常操控。若是在繼電保護以及自動裝置上發(fā)生直流電源失壓的情況，需要勵磁的繼電器有可能造成失磁而引發(fā)回路的混亂，從而造成跳閘故障。

例如某500kV變電站在2000年發(fā)生了跳閘故障，究其原因就是直流電源失壓造成的。具體分析后主要原因包括：①在對短引線保護進行設(shè)計的過程中，并未對保護投退壓板予以單獨設(shè)計，而是與主保護共用一套投退壓板，極易導(dǎo)致出口壓板使用過于頻繁而降低壽命；②通過事后檢查得知，此短引線的保護整定值過低，跳閘之前的電流負(fù)荷遠遠超出電流動作值；③短線保護回路設(shè)計不合理，在對保護自動投入回路進行設(shè)計的過程中，使用的是出線刀閘和合閘位置，繼電器常閉接電方式。一旦位置電源出現(xiàn)失去電壓的情況，極易早知常閉接電出現(xiàn)閉合情況，從而造成短引線自動投入故障出現(xiàn)。

其示意圖如圖1所示。

圖1　短引線保護出口示意圖

（2）針對此種原因發(fā)生的事故，可以采用如下措施進行解決：

①對于短引線保護的自動投入回路進行相應(yīng)的改造，可以將其改成為出線刀閘分閘位置繼電器的常開接點控制，這樣一來，能夠?qū)σ蛭恢美^電器出現(xiàn)失磁情況導(dǎo)致保護誤動作情況的出現(xiàn)起到一定的抑制作用；

②在日常運行中，短引線保護出口端子應(yīng)保持退出狀態(tài)；

③對保護定值進行適當(dāng)調(diào)整，對短引線保護動作的整定值予以合理增大。

2.2直流系統(tǒng)接地

在直流系統(tǒng)中，直流接地故障是最常見的也是最具危害性的故障之一。在實際運行過程中，如果直流系統(tǒng)僅僅是通過一點進行接地，則無法產(chǎn)生短路電流，進而不會對正常運行產(chǎn)生影響，但是直流系統(tǒng)的監(jiān)視裝置會發(fā)出相應(yīng)的警報信號。如果在此基礎(chǔ)上再有一點接地，則極易導(dǎo)致兩點接地出現(xiàn)短路情況，從而導(dǎo)致熔斷器出現(xiàn)熔斷情況，使相關(guān)的設(shè)備、繼電保護以及自動裝置控制回路得不到電源供應(yīng)，引發(fā)系統(tǒng)故障。

2.2.1直流正極兩點接地

如果出現(xiàn)直流正極兩點接地情況，則極易造成信號裝置、自動裝置、繼電保護以及斷路器的誤動作。在整個直流系統(tǒng)中，線圈（用于控制跳合閘）、回路（用于控制繼電器勵磁失磁）往往是與直流電源的正極進行連接的，詳見圖2。

圖2　直流正極兩點接地示意圖

若是在接點的兩側(cè)位置都出現(xiàn)直流接地的情況，就會使接點發(fā)生短接從而造成后面繼電器失控而出現(xiàn)勵磁的情況，進而造成誤動作的發(fā)生。另外也可能造成誤合閘以及誤報信號等情況。

2.2.2直流負(fù)極兩點接地

直流負(fù)極兩點接地如圖3所示。

圖3　直流負(fù)極兩點接地示意圖

一旦直流負(fù)極兩側(cè)線圈出現(xiàn)同時接地的情況，極易導(dǎo)致線圈接地點短接而無法動作的現(xiàn)象。此外，在運行過程中，直流回路短路電源過大也會導(dǎo)致電源的保險出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象，失去保護作用，這樣就可能將繼電器燒毀，也可能造成兩點之間的接地開關(guān)和刀閘合不上。

3　500kV變電站直流系統(tǒng)故障原因分析

3.1設(shè)計施工方面的原因

在新建變電站或者進行老舊變電站改造過程中，因為設(shè)計問題造成的系統(tǒng)故障較為常見，主要包括：兩段直流負(fù)荷混接、交直流混接等等。另外由于施工質(zhì)量問題（包括施工工藝問題、施工操作問題等等）可能會造成直流回路發(fā)生線纜裸露、線頭和柜體發(fā)生接觸等問題，這也是造成接地的重要原因。同時，檢修人員在進行二次回路作業(yè)時，也有可能造成人為接地或短路的情況，從而造成直流故障。

3.2絕緣材料老化的原因

如果變電站處于長時間的服役狀態(tài)，其控制線纜和接線端子極易出現(xiàn)破損、老化情況。加之，變電站修建時間比較長，運維不當(dāng)?shù)仍颍瑢?dǎo)致繼電保護及二次回路絕緣材料出現(xiàn)問題，若是在較大的電流作用下極易引發(fā)直流事故。

3.3運行維護不夠及時有效

對于戶外的端子箱、電磁鎖以及操作機構(gòu)箱等沒有進行很好的維護，一段時間的運行后就會出現(xiàn)密閉性問題，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部極易出現(xiàn)結(jié)露潮濕、絕緣受潮以及污垢等情況，大大降低率直流對地的絕緣性。特別是在雷雨季節(jié)，很容易出現(xiàn)滲水情況，也有某些小型動物（例如蜈蚣、老鼠等）可能會爬進帶電回路。與此同時，二次回路在運行過程中，容易遺留部分元件線頭、螺絲等零件，一旦發(fā)生震動，極易掉到帶電回路上，引發(fā)直流故障。

4　直流故障的預(yù)防策略

因變電站直流系統(tǒng)中使用設(shè)備教導(dǎo)，且外漏部分占據(jù)較大比重，電纜線路較長，想要完全杜絕直流系統(tǒng)故障幾乎是不可能的，然而通過對合理措施的應(yīng)用，能夠?qū)χ绷飨到y(tǒng)故障的出現(xiàn)起到良好的預(yù)防作用。

4.1嚴(yán)格控制設(shè)計以及施工內(nèi)容

（1）要想預(yù)防直流系統(tǒng)故障應(yīng)從變電站的設(shè)計及施工入手，以免直流混接或者交直流混接的情況。同時，采取合理措施，確保直流回路繼電器和交流繼電器、小開關(guān)、接觸器等設(shè)備距離足夠，以免因于交流回路在電壓切換過程中電弧的作用造成交流電壓進入到直流電路。

（2）在進行新建變電站或者老舊變電站改擴建過程中要增強現(xiàn)場的監(jiān)督，防止由于野蠻操作造成電纜的磨損、擠壓以及扭傷等等。尤其是在布設(shè)電纜過程中，嚴(yán)格禁止直接在地上或者金屬支架上拖拽。在施工完成后要對電纜的完整性進行檢查，確保其完好。

（3）要對二次回路作業(yè)進行嚴(yán)格檢查，對于退出運行的或者比較多余的電纜接頭進行良好的包扎。在完成工作后要及時清理施工現(xiàn)場，避免螺絲、墊圈等雜物遺留在電箱內(nèi)。

4.2加大運維管理力度

（1）加強變電站運維管理，尤其是要對薄弱環(huán)節(jié)予以高度重視，從管理上減少直流系統(tǒng)故障的發(fā)生。同時做好戶外端子箱等設(shè)備的防霉防潮工作，確保其具有良好的密封性，并且要定期對其進行清理，保證其干燥清潔。要在室外的端子箱等箱體中設(shè)置驅(qū)潮器，通過自動方式或者手動方式保證箱體的干燥。在對設(shè)備進行定期巡查時要檢查驅(qū)潮器的工作情況，確保其工作狀態(tài)正常。

（2）對于新建變電站要檢查電纜溝是否能夠正常排水，對于老舊變電站要定期檢查電纜溝的積水情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。之所以要對電纜溝進行檢查主要是因為：①防止電纜溝施工不夠科學(xué)合理而造成排水不夠通暢，從而造成電纜長期泡水；②防止電纜溝內(nèi)由于泥沙的堆積而影響了排水效果。

（3）在進行日常巡查時，要重點關(guān)注戶外箱門是否正常關(guān)閉，門鎖是否完好。在雨雪天氣要重點檢查箱體是否漏水以及箱內(nèi)是否有積水，在風(fēng)力較強的天氣要重點檢查箱門是否被刮開等問題，防止雨水進入。

5　結(jié)語

總之，變電站是整個電力系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，而直流系統(tǒng)則是變電站的重要內(nèi)容之一，其安全穩(wěn)定運行直接關(guān)系到變電站正常功能的實現(xiàn)。所以要對直流系統(tǒng)的故障進行認(rèn)真分析，采取針對性的措施進行解決，確保變電站的平穩(wěn)運行，推動電力系統(tǒng)的發(fā)展。

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TM63

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2095-2066（2016）26-0063-02

2016-9-1

焦艷杰（1983-），男，漢族，工程師，大學(xué)本科，主要從事500kV變電運維管理工作。