趙湘敏

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司韶關(guān)供電局，廣東韶關(guān)，512000）

0 引言

110kV在城鎮(zhèn)以及農(nóng)村中廣泛應(yīng)用，110kV變電站直流系統(tǒng)是變電站的繼電保護、信號、控制系統(tǒng)、自動裝置等提供直流電源，如果直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則可能造成繼電保護出現(xiàn)誤動或者拒動現(xiàn)象，無法為電力系統(tǒng)提供保護作用，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)越級跳閘故障，造成重大電力安全事故，影響居民正常供電，給電力企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。因此，110kV變電站運行過程中，必須確保直流系統(tǒng)的正常運行，才能確保變電站的安全、可靠。

1 110kV變電站直流系統(tǒng)故障概況

1.1 110kV變電站直流系統(tǒng)運行概況

某110kV變電站直流系統(tǒng)一共有一塊直流充電屏，充電屏內(nèi)一共安裝了4個HD22010-2型號的高頻開關(guān)充電模塊，一塊直流饋電屏，一套PSM-E10型直流電源監(jiān)控裝置以及1組CFMH200型閥控式鉛酸密封蓄電池，蓄電池的容量為200Ah。正常情況下，由兩路380VAC/50HZ的交流電源經(jīng)互投電路自動選擇一路向充電單元供電，充電單元向蓄電池組進行均/浮充電的同時，向經(jīng)常性負荷供電。當(dāng)控制負荷或動力負荷需要較大沖擊電流時，由蓄電池組及充電單元共同供電。為了確保交流系統(tǒng)的安全性，避免電壓過高對交流系統(tǒng)充電模塊造成影響，在交流線路安裝了防雷裝置和三相輸入狀態(tài)監(jiān)視電路。當(dāng)有雷電發(fā)生時，通過防雷電路保護使充電電源免收損壞，當(dāng)交流電源發(fā)生缺相或試壓故障時，輸入狀態(tài)監(jiān)視電路啟動，報警。同時把故障信號通過集中監(jiān)控器送往后臺和遠方遙信裝置。監(jiān)控中心和電力后臺控制系統(tǒng)收到警告信息，立即對故障信息進行分析，從而能夠最快速度對故障進行處理，確保交流系統(tǒng)的安全。

1.2 110kV變電站直流系統(tǒng)故障分析

由于110kV變電站直流系統(tǒng)分布比較廣泛，變電站運行環(huán)境比較復(fù)雜，所以導(dǎo)致直流系統(tǒng)故障的現(xiàn)象和原因比較多，大致可以分成四類：第一，變電站直流系統(tǒng)電氣設(shè)備絕緣性能降低，出現(xiàn)破裂、老化現(xiàn)象，由于變電站運行時間比較久，變電站電氣設(shè)備受到空氣中的水分、灰塵、腐蝕氣體的侵害，直流系統(tǒng)電氣設(shè)備絕緣性能下降，導(dǎo)致直流系統(tǒng)故障的發(fā)生。第二，氣候因素。變電站在運行過程中，受到雨雪、雷擊等自然因素的影響，導(dǎo)致直流系統(tǒng)電氣設(shè)備受潮、損壞等現(xiàn)象，導(dǎo)致直流系統(tǒng)故障的發(fā)生。第三是人為因素造成的變電站直流系統(tǒng)故障。在施工過程中，一些技術(shù)人員由于操作不當(dāng)或者工作不仔細，沒有及時清理施工現(xiàn)場的雜物或者對現(xiàn)場進行處理，導(dǎo)致導(dǎo)線接頭外露或者接觸不當(dāng)。第四，110kV變電站直流系統(tǒng)自身缺陷。變電站直流系統(tǒng)設(shè)備自身的設(shè)計水平和質(zhì)量參差不齊，有的電氣設(shè)備設(shè)計不合理，導(dǎo)致設(shè)備運行過程中出現(xiàn)問題，引起直流系統(tǒng)故障。

2 110kV變電站故障分析

某變電站在運行過程中，管理人員在檢查時，發(fā)現(xiàn)110kV變電站的直流充電屏交流電源指示燈熄滅了，變電站的系統(tǒng)故障指示燈、直流電源裝置警告燈全部亮起來了，直流母線電壓低于223V，4個充電模塊全部失壓，直流屏1路2路交流進線空氣開關(guān)跳閘，而直流監(jiān)控裝置顯示屏和監(jiān)控后臺機顯示屏顯示母線電壓值不同，直流監(jiān)控屏顯示交流饋電屏直流充電1路和2路空氣開關(guān)跳閘，合閘母線電壓降低到186.2V，控制母線電壓降至166.6V；后臺監(jiān)控顯示屏顯示直流母線和蓄電池電壓依然保持在230V，直流母線電壓為231V，其他設(shè)備的電壓沒有發(fā)生變化，系統(tǒng)監(jiān)控中心和變電站調(diào)度中心也沒有收到任何直流系統(tǒng)異常情況和警告信息。現(xiàn)場故障如圖1所示。

2.1 故障調(diào)查

為了明確找出110kV變電站直流系統(tǒng)故障。電力技術(shù)人員對故障現(xiàn)場的直流電壓、充電屏1路、2路進線交流接觸器進行檢查，發(fā)現(xiàn)充電屏進線已經(jīng)有明顯燒毀的痕跡，充電屏內(nèi)防雷裝置避雷器A相外絕緣體已經(jīng)出現(xiàn)裂紋，用萬能表測量A相避雷器的電阻為零，發(fā)現(xiàn)避雷器的絕緣體已經(jīng)被擊穿B相、C相的電阻為58MΩ。充電屏內(nèi)的充電模塊電源開關(guān)都在閉合位置，變電站單個蓄電池沒有出現(xiàn)異常，蓄電池單體電壓下降到1.8V。同時技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)變電站的通信屏網(wǎng)絡(luò)交換機和轉(zhuǎn)換器有明顯的燒焦等現(xiàn)場，根據(jù)這些現(xiàn)場發(fā)生的情況，技術(shù)人員初步斷定此次故障是交流進線電源失電問題，而110kV變電站的所有直流系統(tǒng)全部由蓄電池電組供電，所以導(dǎo)致變電站的通信設(shè)備損壞無法及時發(fā)出警告信息。圖2為110kV變電站直流故障發(fā)展流程圖：

圖2 110kV變電站直流故障發(fā)展流程圖

2.2 直流系統(tǒng)防雷裝置故障

如果110kV變電站遭到雷擊，由于雷電釋放瞬間會產(chǎn)生幾十安培甚至上百萬安排的電流，這些電流遠遠大于變電站承受能力，產(chǎn)生過電壓和過電流直接加載在電源設(shè)備和線路裝置上，持續(xù)的時間過程長，破壞變電站的直流系統(tǒng)。因此，為了提高110kV變電站的防雷水平，在變電站的直流系統(tǒng)安裝了防雷裝置，在該變電站的直流電源系統(tǒng)上安裝了一組三相陶瓷氧化鋅避雷器，避雷器安裝在交流進線電源和充電模塊之間，避免雷電直接入侵產(chǎn)生過電壓對直流系統(tǒng)的充電模塊造成沖擊。然而由于該變電站直流系統(tǒng)的避雷器運行時間比較長，避雷器的防雷作用降低，但是變電站沒有設(shè)置等電位接地網(wǎng)，所以避雷器無法及時將過電壓和過電流引入到接地網(wǎng)中，所以避雷器的閥片性能逐漸下降，抗雷擊能力下降。

2.3 直流充電裝置失壓原因

通過對該變電站的直流系統(tǒng)運行故障分析，并綜合變電站運行自然環(huán)境和工況，確定此次事故是由于直流電充電屏A相避雷器在夏季頻繁遭受雷擊后導(dǎo)致避雷器被擊穿，變電站直流系統(tǒng)直接接地，而直流接觸器沒有為三相避雷器各自安裝獨立的開關(guān)，所以直流系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障以后1路、2路直流充電裝置全部失電，網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備被損壞，變電站直流系統(tǒng)故障無法及時發(fā)送到監(jiān)控中心和變電站調(diào)度中心。

3 110kV變電站直流系統(tǒng)故障處理措施

通過對110kV變電站直流系統(tǒng)故障現(xiàn)場的調(diào)查和檢測，得出該變電站直流系統(tǒng)故障是由于雷擊造成的。因此，電力技術(shù)人員采取以下措施：第一，變電站現(xiàn)場運維管理人員立即向變電站調(diào)度中心提出申請，要求禁止斷路器的操作從而避免直流系統(tǒng)故障對整個變電站的影響，并對單個蓄電池進行檢測，檢查蓄電池的運行情況。第二，針對充電1路、2路空氣開關(guān)跳閘現(xiàn)場，變電站技術(shù)人員對直流系統(tǒng)充電模塊進行檢查，并推出全部充電模塊，將外界電源對每一個充電模塊進行送電，找到充電故障模塊。第三，由于變電站蓄電池模塊的電壓已經(jīng)下降到186V，為了防止故障排除時間過長，導(dǎo)致蓄電池電壓下降太多，整個變電站失去直流電源，要盡可能控制不必要的負荷。變電站檢修人員到達故障現(xiàn)場以后立即接入臨時電源供電，并對蓄電池進行充電，并做好全站失壓準(zhǔn)備。第四，檢修人員對變電站直流系統(tǒng)進行分段排查，在排查過程中，發(fā)現(xiàn)直流充電屏內(nèi)的A相避雷器絕緣性能比較低，1路、2路交流接觸器已經(jīng)損壞，測量A相避雷器的電阻為0。因此，立即更換同一款型號的避雷器，并更換了滿足直流上下級空氣開關(guān)極差的交流接觸器。第五，故障設(shè)備更換好以后，檢修人員立即將1路、2路交流進線開關(guān)進行測試，發(fā)現(xiàn)設(shè)備測試合格以后，用直流屏對蓄電池進行供電，并將直流母線電壓提高到225.6V，單個蓄電池電壓提高到1.18-2.22V之間。

4 結(jié)束語

雷電是引起110kV變電站直流系統(tǒng)故障的主要原因之一，同時由于避雷器、接地網(wǎng)以及交流接觸器等設(shè)備自身因素進一步增加了雷擊的概率。因此，110kV變電站日常運行過程中，要加強變電站電氣設(shè)備的維護和檢修，確保變電站運行安全。

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