變電站直流系統(tǒng)及故障分析

變電站直流系統(tǒng)及接地故障分析國家廣電總局2022臺周恒虎摘要：本文通過介紹直流系統(tǒng)的工作原理，詳細(xì)闡述了它的維護(hù)方法，并通過“直流接地”這一故障實(shí)例，分析了直流系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)該故障的處理措施。關(guān)鍵字：直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察故障分析接地維護(hù)1、 概述變電站內(nèi)的直流系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的操作電源，直流系統(tǒng)為變電站內(nèi)的控制系統(tǒng)、繼電保護(hù)、信號裝置、自動(dòng)裝置提供電源；即使是所用變?nèi)渴汉螅阅転閿嗦菲骱祥l及二次回路中的儀表、繼電保護(hù)和事故照明等提供直流電源，為二次系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供動(dòng)力，其重要性就可向而知了，但是很多人都只對變電站的保護(hù)回路及控制回路等比較重視，而對為繼電保護(hù)回路提供能量的直流系統(tǒng)的重要性就忽視了，平時(shí)維護(hù)一般只是進(jìn)行一些簡單的蓄電池電壓測試和絕緣監(jiān)視等，這就使直流系統(tǒng)往往運(yùn)行在不可控的狀態(tài)，這是相當(dāng)危險(xiǎn)的。下面簡單談一下直流系統(tǒng)的基本情況，以及在運(yùn)行過程中的一些維護(hù)心得。2、 直流系統(tǒng)的組成組成變電站內(nèi)的直流系統(tǒng)一般由蓄電池、充電裝置、直流回路、直流負(fù)荷四大部分組成。它的工作電壓一般為220VDC或110VDC。蓄電池目前用的比較多的是GCF型防酸隔爆式鉛酸蓄電池和GFM(SP)型閥控式鉛酸蓄電池，我站采用的是后者SP-100這一系列的；充電裝置主要是通過硅整流達(dá)到充電和浮充電目的；直流回路中主要包括熔斷器、斷路器、絕緣監(jiān)察裝置；直流負(fù)載主要是在電力系統(tǒng)二次回路中起控制和保護(hù)的元器件。3、 直流系統(tǒng)接地故障分析3.1.直流接地形式按引起接地的原因，主要有以下幾種形式：由下雨天氣引起的接地。由小動(dòng)物破壞引起的接地。由擠壓磨損引起的接地。

（4） 接線松動(dòng)脫落引起接地。（5） 誤接線引起接地。3.2直流系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中的危害直流系統(tǒng)是絕緣系統(tǒng)，正常時(shí)，正、負(fù)極對地絕緣電阻相等，正、負(fù)極對地電壓平衡。發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí)，正、負(fù)極對地電壓發(fā)生變化，接地極對地電壓降低，非接地極電壓升高，在接地發(fā)生和恢復(fù)的瞬間，經(jīng)遠(yuǎn)距離、長電纜起動(dòng)中間繼電器跳閘的回路可能因其較大的分布電容造成中間繼電器誤動(dòng)跳閘，除此之外，對全站保護(hù)、監(jiān)控、通訊裝置的運(yùn)行并沒有影響。但是，存在一點(diǎn)接地的直流系統(tǒng)，供電可靠性大大降低，因?yàn)樵诮拥攸c(diǎn)未消除時(shí)再發(fā)生第二點(diǎn)接地，極易引起直流短路和開關(guān)誤動(dòng)、拒動(dòng)，所以直流一點(diǎn)接地時(shí)，設(shè)備雖可以繼續(xù)運(yùn)行，但接地點(diǎn)必須盡快查到，立即消除或隔離。下面用在我站二次系統(tǒng)圖中截取出來的一部分來分析直流系統(tǒng)兩點(diǎn)接地的危害性，如圖所示。+WC合閘回路分閘指示合閘指示分閘回路保護(hù)回路1FU+WC合閘回路分閘指示合閘指示分閘回路保護(hù)回路1FU保護(hù)直流系統(tǒng)的兩點(diǎn)接地故障分析72QF（1）如果直流系統(tǒng)同時(shí)發(fā)生在A、B兩點(diǎn)時(shí)，斷路器控制開關(guān)SA的7、8觸電、1QF常開節(jié)點(diǎn)被短接，跳閘線圈YA2動(dòng)作，使跳閘回路接通，而此時(shí)，一次系統(tǒng)并沒有發(fā)生故障，所以這樣就產(chǎn)生了誤動(dòng)作。（2） 當(dāng)直流接地點(diǎn)同時(shí)發(fā)生在B、D兩點(diǎn)時(shí)，跳閘線圈被短接，此時(shí)，若一次系統(tǒng)發(fā)生故障，保護(hù)動(dòng)作，卻不能使斷路器跳閘，將造成斷路器拒動(dòng)。（3） 當(dāng)接地點(diǎn)發(fā)生在A、D兩點(diǎn)時(shí)，會(huì)引起1FU或者2FU熔斷，同時(shí)也有燒壞繼電器的可能。3.3接地點(diǎn)查找方法直流回路故障點(diǎn)的查找，相對有效的方法是拉路試探法。即分別對每路空氣開關(guān)或熔斷器拉閘停電，若停電后直流接地現(xiàn)象消失，說明接地點(diǎn)位于本空氣開關(guān)控制的下級回路中；若現(xiàn)象繼續(xù)存在，說明下級回路沒有接地。拉路試探法，我們也不能漫無目的的進(jìn)行，直流系統(tǒng)中的空氣開關(guān)或熔斷器是分層分級配置的，一般由直流屏總路空氣開關(guān)、各設(shè)備分路空氣開關(guān)串聯(lián)而成，兩級空氣開關(guān)將直流回路分成了三段。三段回路分別是直流母線及其引出線回路、總路空開饋出的電纜和橋接母線回路、分路空開饋出的保護(hù)、控制、監(jiān)視、儲(chǔ)能回路。其中，第三段回路數(shù)量最多、接線最復(fù)雜、接地幾率最高，幾乎所有的直流接地都出現(xiàn)在這一段。所以，要想盡快找到接地點(diǎn)所屬空開，接地的確切位置和確切原因，就必須對三段回路的構(gòu)成、作用和現(xiàn)場具體位置十分熟悉，所以查找直流接地的第一步就是熟悉現(xiàn)場直流系統(tǒng)接線。只有熟悉了接線，心中有了數(shù)，才能在拉路尋找時(shí)不漏拉、不錯(cuò)拉、不重復(fù)拉。4、故障實(shí)例4.1事故情況2007年11月21日12時(shí)15分，我臺直流直流屏發(fā)生“直流接地”報(bào)警信號，“輕故障”指示燈亮，值班人員立即按下“消音”按鈕，“輕故障”指示燈沒有消失，于是，立即組織力量進(jìn)行故障搶修。（我臺直流屏的電源監(jiān)視裝置并不能顯示出大體的故障位置）4.2故障分析及處理直流系統(tǒng)發(fā)生故障，本應(yīng)是按照“先次要、后主要、先室外、后室內(nèi)”的原則，然后再用拉路試探法進(jìn)行處理，但是當(dāng)時(shí)全臺負(fù)荷近8000kW，如果這樣處理一是時(shí)間長，二是風(fēng)險(xiǎn)也比較大。我們在確認(rèn)室外直流設(shè)備無任何異常情況后（當(dāng)時(shí)大風(fēng)天氣），將故障范圍鎖定在室內(nèi)，考慮到，當(dāng)時(shí)我臺正在進(jìn)行電力自動(dòng)化改造，在故障發(fā)生時(shí)，正在對1#變壓器出線柜3501、母聯(lián)柜3550以及母聯(lián)隔離35502三面高壓柜放置電源線工作，我們對這三面高壓柜進(jìn)行了重點(diǎn)排查，12時(shí)40分，我們打開高壓開關(guān)柜內(nèi)部的低壓電纜走向槽，發(fā)現(xiàn)在35502柜內(nèi)的一條直流電纜WAS（事故音響信號小母線）絕緣層損壞，碰到了高壓柜的柜體上，將該電纜移開，故障現(xiàn)象消失。隨即將整條電纜的絕緣層小心剝開，將故障電纜單獨(dú)處理，再將其整體恢復(fù)，從事故發(fā)生到處理結(jié)束，整個(gè)過程用時(shí)45分鐘。4.3防范及改進(jìn)措施（1） 嚴(yán)格遵守電氣運(yùn)行規(guī)程中相關(guān)規(guī)定，在安全員的監(jiān)護(hù)下進(jìn)行故障查找，避免由于人為原因，在查找的過程中由“一點(diǎn)接地”演變成“兩點(diǎn)接地”，將故障擴(kuò)大。（2） 做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)工作，定期清掃以及緊固端子排上的螺絲，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，并予以改進(jìn)，杜絕因失檢而造成不必要的損失；（3） 嚴(yán)防小動(dòng)物對電纜的破壞以及加強(qiáng)室外直流負(fù)載的密封性能，防止出現(xiàn)短路、短路、接地等故障，確保設(shè)備正?？煽窟\(yùn)行。（4） 加快技術(shù)改進(jìn)，裝設(shè)有足夠靈敏度的絕緣監(jiān)察裝置。（5） 加大提高事故處理能力的培訓(xùn)力度，做到“舉一反三”。結(jié)束語直流系統(tǒng)的故障當(dāng)然不僅僅限于“系統(tǒng)接地”這一故障，還有蓄電池故障、整流器故障、監(jiān)控裝置