变电站直流系统的运行及维护检查研究

2016-03-20潘纪良国网湘潭供电公司湖南湘潭411101

低碳世界 2016年24期

潘纪良（国网湘潭供电公司，湖南湘潭411101）

变电站直流系统的运行及维护检查研究

潘纪良（国网湘潭供电公司，湖南湘潭411101）

作为变电站系统中二次设备的工作电源，直流系统的运行状态影响着整个变电站的安全、稳定运行。为了能够保证变电站直流系统供电的稳定性和可靠性，应高度重视直流系统的运行维护，加强其运行管理和控制，及时发现运行故障，采取合理有效的处理措施，减少直流系统故障影响。本文主要对变电站直流系统故障检查中应注意的事项进行了阐述，并分析了变电站直流系统的常见问题，提出了相应的运行维护技术，以供参考。

变电站；直流系统；运行与维护检查

1 引言

直流系统是变电站稳定而有效运行的重要设备。在变电站直流系统出现故障失灵时，会产生强大的短路电流，烧坏变电站的相关电气设备，造成重大的安全隐患。因此，对变电站直流系统运行中的诸多问题进行研究，加强直流系统的维护与管理，具有重要意义。

2 变电站直流系统的基本概述

变电站直流系统主要由高频开关电源整流模块、微机绝缘监测设备、蓄电池组等组成，而直流系统在实际应用中所使用的管理方式为模块式的，由变电站中的监控系统对各个功能模块的运行参数进行实时的测量和采集，并对直流系统的运行方式进行调节，最终实现直流系统的科学管理和有效控制。现阶段，我国较多地区的变电站直流系统充电设备都更换了智能高频开关电源充电设备，传统的相控整流充电设备不断减少。直流系统可以作为变电站中一种独立运行的电源装置，向各种变电站设备提供稳定的直流电源。由于直流系统结构的稳定性和独立性，通常情况下，直流系统不会受到变电站运行方式的影响，当外部交流电出现运行故障无法提供正常稳定供电时，直流系统将可利用内部的蓄电池向变电站设备提供直流电源，确保其正常运行。

3 变电站直流系统的常见问题

3.1 接地故障

接地故障作为直流电源系统中出现频率较高的一种故障类型，其发生的主要原因无非有四点：①相关的材料质量问题。例如：一些二次回路的绝缘材料本身的质量就有问题，绝缘的效果极差，无法保证绝缘的性能，很容易造成接地；②外界动物的影响。很多变电站都处在人迹罕至的野外，在这种情况下，即便不大会出现大型的动物影响，但是各种小动物例如鼠类和昆虫常常进入带电回路，造成接地短路；③外界的湿度对暴露在空气中的直流系统中的金属元件的影响。本身这些元件是具备绝缘的性能的，但是由于外界的湿度大，或者是连续的强烈的暴雨造成的系统偶发性接地；④人为因素。人工误触碰和非正常程序的维护活动都可能会造成直流接地。接地故障一般来说分为三种不同的类型：①电阻性接地，这种情况一般也被称作是金属接地，它又能分为单点接地、多点接地、平衡电阻接地、有缘接地等等类型。单点接地指的是只有一个接地点，这种情况较为常见，但是处理起来也较为简单。多点接地则略微麻烦，这种情况下要准确地定位接地的故障点。②有缘接地，这种情况指的是通过其他的电源而并非电阻产生的接地情况出现，一般分为交-直流串接地和直-直流串接地等等情况。③还可能出现不同设备之间的连接不科学造成的多分支接地。

3.2 环网故障

通常情况下，许多的变电站中所包含的两套供电直流系统都比较的独立，而在这两套系统中，接线和供电的方式是各不相同的，一旦接线出现问题，则会导致设备出现故障，会造成环路故障。两套独立供电直流系统一旦合环，就可能会产生严重的后果：①可能会造成发生火灾，合环经常会引发失火，不仅给供电系统带来严重的危害，还会影响沿线的建筑或者人民的生命安全；②可能会大大削弱蓄电池的性能，使其使用寿命大大降低，无形地增加了许多不必要的成本；③可能会引起相关设备的举动；④很可能因不同系统的正负极接地而造成同时报警。

3.3 充电问题

变电站直流系统中另一个重要组成部分——充电机，变电站在实际运行中，工作人员常会忽视维护和保养充电机，导致充电机电压整定不合理，并且受到变电站系统相控电源的影响，造成充电机产生较大损耗，内部元器件温度持续升高，甚至烧坏充电机，影响充电机的使用寿命和变电站直流系统的运行状态。

3.4 蓄电池问题

直流设备在变电站中分布的十分广泛，且数量较多，基于此，蓄电池组的重要性就凸显出来了。一般来说，蓄电池组是一种备用的应急电源，在偶尔的失电情况出现，蓄电池组也能够作为应急电源。一般来说，没有故障的情况下，蓄电池组都处于充电状态，一旦维护保养的不科学，就无法保证直流电源的稳定性。当前最大的问题就是因为各种原因导致蓄电池组的使用寿命大大降低，从而影响直流电源的稳定性。

蓄电池组常出现的问题一般包括：蓄电池组由多个蓄电池组成，每一个蓄电池的容量和其他规格不可能完全一致，这就会出现充电不平均的情况出现，损伤寿命；蓄电池组其实是一个串联的整体，只要有一台蓄电池容量下降，整组的容量都无法保证；蓄电池组蓄电池数量较多，理论上每年都需要深度放电来检测容量，但是这项工作极其繁琐，导致很多地方该制度成为一纸空文。

4 变电站直流系统的运行维护技术

4.1 案例分析

2015年1月13日，某110kV变电站发生了一起因主变压器失电引起站用电系统切换，同时由于蓄电池单体故障，最终导致该变电站直流系统全部失电的故障。当日08：30，调控人员发现某变电站 “1号主变压器失电”，主变压器所供的35kV和10kV侧的备自投均未动作。同时还发现该变电站远动通信已中断退出，无法对该变电站实现远程监控，调控班当即通知运维班现场进行事故处理。

经运维班人员检查发现：变电站现场保护屏上所有测控和保护装置运行灯全部熄灭，装置全部失电；直流屏上充电机及馈线电源指示灯均熄灭；交流屏1上的直流电源空气断路器在分闸位置、交流屏2上的直流电源空气断路器在合闸位置。当试送交流屏1上的“直流电源1”空气断路器后，直流系统恢复正常。

4.2 具体的维护措施4.2.1 应用直流接地故障定位装置

直流接地故障定位装置在变电站的直流系统中占据着十分重要的地位，当系统处于在带电状态时，其能够对直流系统的接地故障准确地判断位置，从而在直流系统故障检测中，无需拉回路，对于直流系统安全性的提升有着很大的作用。而且，在直流接地故障定位装置中，对信号注入法进行应用，像直流系统正负母线中直接注入低频交流电压信号，对变电站直流系统的低频交流电流，可以利用交流电流互感器进行检测，同时参考交流电流的大小、相位等信息，对直流系统接地故障的位置进行判断。如果有多个直流电源在变电站系统中，可以对转移负荷法进行应用，在出现直流接地故障的时候，可在正常母线中切换馈线支路，从而在带电状态下对多支路接地故障进行排查。

4.2.2 注重对环网装置的维护

为了能够更好的对环网装置进行维护，则需要明确相应的解决思路：一旦出现环网故障，第一时间要做的就是发出报警信号，通知工作人员迅速地进行故障的排查，找出故障点；然后应当彻底消除站内的环路隐患，提升直流系统抗击故障的能力。除此之外，最有效的方案应当是通过变电站直流电源在线环路告警装置和带电环路快速查找设备的研发和使用，能够最有效地杜绝这种情况的发生。

4.2.3 加强充电设备运行维护

如果变电站系统中充电设备的蓄电池组在监控系统运行参数未得到合理设置的情况下，出现充电过多或者充电不足的问题，对充电设备产生影响，直流系统也很容易发生纹波参数超标问题，并且充电设备受到逆交电源谐波的干扰，会影响其电压和纹波。为了确保蓄电池的安全稳定运行，应加强充电设备的合理有效运行维护。同时，对于变电站系统的充电设备，采取有效的运行维护措施，仔细检查直流输出电压和交流输入电压，重点检查电流、保护信号等参数是否正常，若变电站运行过程中交流电源发生运行中断，必须由蓄电池向变电站设备提供直流电源，因此为了保证持续可靠的直流供电，应采取科学合理的方法，适当调整母线电压，确保母线输出的电压值保持在一个正常、稳定的状态。当变电站直流系统处于正常运行状态时，充电机可以持续地向变电站提供直流电源，其处于浮充状态，一旦交流电源发生运行故障，蓄电池直接向直流系统进行供电，为了确保蓄电池的安全运行，应加强充电机的管理维护，相关维护检修人员应仔细检查充电机的运行参数和使用性能，有针对性地进行故障处理。

4.2.4 做好蓄电池维护

蓄电池的应用容量以及使用寿命很大程度上取决于蓄电池的合理设计，而变电站运行过程中经常出现蓄电池使用操作不当、安装维护不到位等问题，这就需要不断改进和优化蓄电池的运行维护。对于蓄电池组的维护，应当从下面的几个要点去做：①要做好防火工作。蓄电池组分布较为广泛，其本身也最害怕火灾隐患，所以一般情况变电站的蓄电池应当在严格的防火环境中。②要做好防腐蚀的情况，一般来说，蓄电池室内应当涂有防腐蚀漆，并且这项工作还要当做日常的工作来进行，防止电池被腐蚀。③定期和不定期的检查。应当在必要的情况下对蓄电池组进行定期的检查，认为可能有故障隐患的，也应当随时进行检查，以防止各种故障的出现。④每年的深度放电检验一定要落到实处，不能忽视这项程序的重要性。