李鹏杰

【摘 要】直流系统是变电站非常重要的组成部分，它的主要任务就是给继电保护装置、断路器操作、各类信号回路提供电源。直流系统的正常运行与否，关系到继电保护及断路器能否正确动作，会影响变电站乃至整个电网的安全运行。如果电力系统直流电流消失，最直接影响是变电站内继电保护系统将失去系统保护机会。直流系统如同变电站的中枢神经，它运行可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用。本文就变电站内常见直流接地问题及查找故障方法作全面概述，对实践工作有一定指导意义。

【关键词】直流系统  接地  拉合法

1 直流系统介绍

变电站直流系统主要由三部分组成：充电装置、蓄电池、直流负荷。但具体的又是通过直流屏来实现三个部分的具体功能的。直流屏是一种全新的数字化控制、保护、管理、测量的新型直流系统，直流屏内含UPS逆变模块、充电模块、绝缘监测模块、电池巡检模块、调压模块、微机中央信号模块。

（1）UPS逆变模块，它主要有两个作用，其一是引入交流电源并实现充电;其二是实现交直流电源相互逆变。

（2）充电模块，将三相交流电380V转变为220V直流电压，一方面对蓄电池进行充电和提供合闸输出，另一方面经过直流馈电屏为各直流负荷供电。

（3）绝缘监测核心目标是对绝缘数值大小进行监测，当发现直流屏各直流母线、各直流支路的对地绝缘数值在规定的整定数值条件下，就发生告警显示，通知运行值班人员;另一方面在直流电压过、欠或直流系统绝缘强度降低等情况也会发出报警信号。

（4）调压模块的作用是控制输出电压，使其始终保持在220V左右，保持电力系统各直流电源的电压稳定平衡。

（5）微机监控负责对直流系统所有的环节进行监测与告警，同时可以实时的记录运行的参数，当存在相关故障问题时，以第一时间通知运行人员根据参数的信息对系统的运行情况做出判断与处理。

2  蓄电池

2.1 概述

蓄电池是变电站的动力来源，大多数蓄电池是固定式阀控密封式铅酸蓄电池，它的性能比较优越可靠。阀控蓄电池在正常浮充电状态下，处于密封状态，装设有能够自动开启和关闭的安全阀。当内部压力超过规定的开阀值时，安全阀自动开启。压力低于关阀值时阀门会自动关闭。安全阀上有滤酸装置，不会排除酸雾等有害装置，也不会发生电解液泄露，可防火花引起电池爆炸。

2.2 蓄电池的运行维护和故障处理

蓄电池正常以浮充方式运行，浮充电压控制在2.23～2.28NV，均冲电压控制在2.30～2.35NV。具体视产品要求来设定。运行中主要监视单体电池电压值、浮充电流、蓄电池组的端电压，蓄电池组及直流母线对地电阻值，绝缘状态等。巡视中还应检查电池连接片有无松动和腐蚀现象，壳体有无渗漏和鼓肚变形，极柱与安全阀周围有无酸雾溢出，绝缘电阻是否下降，蓄电池室散热通风是否良好，温度是否过高等。当某一个蓄电池故障时，可将该蓄电池短接，将其退出运行送修，单个蓄电池退出不会影响整体电气性能。

3 直流系统的主要接线方式

3.1 一组充电机与一组蓄电池单母线接线方式

110kV变电站一般是以上接线方式，一组充电机，一组蓄电池，直流母系是否分段应视实际情况而定。像丛台站就是直流单母线接线。

3.2 两组蓄电池单母线分段接线

目前红河供电局的220kV临安变电站，220kV竹林变电站，220kV西湖变电站站内直流接线都是两组蓄电池单母线分段接线形式。这种接线方式较为灵活，当一组蓄电池或充电机故障时，合上联络开关，可由另一组充电机和蓄电池来带所有的负荷。

3.3 直流系统运行方式

220kV变电站有两路直流充电机屏，两路直流馈电屏一般还会有220kV分电屏和110kV分电屏。正常由1号充电机供直流一段母线负荷，浮充一号蓄电池组;2号充电机供直流二段母线负荷浮充二号蓄电池组。正常运行时联络屏充电机Ⅰ输出开关、Ⅰ段母线接入开关，电池组Ⅰ接入开关在合位;充电机Ⅱ输出开关、Ⅱ段母线接入开关、电池组Ⅱ接入开关在合位。Ⅰ、Ⅱ母联开关断开。直流负荷开关一般禁止并列合环运行。

110kV变电站直流系统有一台充电机，交流进线均为双路供电，分别接自两个站用变的低压侧，一路运行，一路备用。正常情况下，1号充电机向蓄电池供电并带直流母线负荷。充电机配有一套自投装置，一路电源故障时自动切换到另一路电源。

4 直流系统接地故障的危害

直流系统发生一点接地是直流系统常见的异常运行状态，虽不立即产生后果，但潜在危险性很大。直流接地故障中，危害较大的是两点接地，可能造成严重后果。直流系统发生两点接地故障，便可能构成接地短路，造成继电保护、信号、自动装置误动或拒动，或造成直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。在复杂的保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接，不能动作于跳闸、致使越级跳闸。

（1）两点接地可造成断路器或保护误动作。当直流接地同时发生在正极 A，B 两点时，断路器控制开关 SA 的 6～7 触点、KQ 线圈、QF 触点被短路接，跳闸线圈励磁，使断路器跳闸，此時，一次系统并未发生故障，所以称为断路器误跳。

（2） 两点接地可造成断路器或保护拒动。当直流接地同时发生在负极C、D 两点时，跳闸线圈回路被短路接，此时若一次系统发生故障，保护动作，不能使跳闸线圈励磁，将造成断路器拒动。

（3）两点接地可造成直流熔絲熔断。当接地点发生在负极C、D  两点时，会引起熔断器熔断，当接地点发生在负极C、D 两点而保护动作时，不但断路器拒跳，而且熔断器熔断，同时有烧坏继电器的可能。

（4）两点接地可造成误发信号，在正常运行中断路器控制开关触点的有关触点是接通的，而断路器的辅助触点 QF 是断开的，中央事故信号回路不通，中央事故信号回路误发断路器跳闸信号。直流系统接地故障，不仅对设备不利，而且对整个电力系统的安全构成威胁。直流电源为 220 V，两极对地电压绝对值差超过 50 V 或绝缘能力降低到 25 kΩ。直流电源为 48 V，任一极对地电压有明显变化时，应视为直流系统接地。

5 查找原则和方法

5.1处理原则

依据多年的检修实践经验，大多数都是按照先室外后室内、先合闸回路后控制回路、由總电源到支路电源;另外一方面一般采用拉路法来实现查找范围的缩小。具体检查顺序：先找事故照明，信号回路，控制回路，后找其它回路。先找开关合闸回路，刀闸操作回路，后找保护回路。先找10kV后找110kV、220kV回路。先找简单保护回路，后找复杂保护回路。

应注意：拉合法一般不超过3s，拉开后马上判断故障消失与否，不论回路接地与否均应合上;在检修人员未到之前禁止进行接地检除。

5.2 处理方法

①首先，了解该站内直流系统主要接线图，特别是各分支回路必须要弄清楚，通过直流绝缘监测判断接地性质，是正极还是负极接地、接地程度，并汇报相应调度。

②然后，按照直流故障查找原则先从事故照明直流电源、电压并列装置、故障录波器电源开始检除，之后从低电压等级开始瞬时切除所有合闸电源开关。

③若接地信号消失，说明接地点在此条回路上，应对对此条回路进行逐条查找，同理用同样的方法去检查直流屏、蓄电池柜等回路。

④直流母线过、欠压及处理措施。直流母线电压过高时，对长期带电的继电器、指示灯等易因过热烧坏;而直流电压过低可能造成开关保护的动作不可靠。若出现直流母线过低时应检查充电模块是否损坏，浮充电流是否太小，检查直流负荷是否突然增大等，并对浮充电装置进行调整，适当增加输出电流;当出现母线电压过高时，应降低浮充电电流使母线电压恢复正常。

参考文献

[1] 张全元.变电运行现场技术问答（第三版）.北京：中国电力出版社，2009

[2] 王贺，孟凡志.变电站用交直流系统的运行及故障处理.黑龙江科技信息，2014（32）：100.

[3] 陈纪文，师振国.电气设备状态——直流系统接地故障检修的处理.2016（09）：279-280.