分析變電站直流母線電壓異常原因及處理步驟

田莉莉,董學(xué)芹,劉 佳（國網(wǎng)山東省電力公司東平縣供電公司，山東泰安，271500）

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分析變電站直流母線電壓異常原因及處理步驟

田莉莉,董學(xué)芹,劉 佳
（國網(wǎng)山東省電力公司東平縣供電公司，山東泰安，271500）

摘要：直流系統(tǒng)作為變電站最基本的系統(tǒng)控制以及保護部分，為各種裝置（如測控、自動裝置）提供工作電源。確保直流系統(tǒng)的正常運作是至關(guān)重要的問題。由于計算機網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的更新?lián)Q代，變電站直流系統(tǒng)也對于自動化及系統(tǒng)本身的穩(wěn)定和可靠運行提出要求。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)；直流故障；變電站

0　前言

由于直流電源系統(tǒng)的配置選擇不恰當(dāng)引起的設(shè)備損壞、故障及人員傷亡等事故的發(fā)生，給企業(yè)造成重大的經(jīng)濟損失。在電力系統(tǒng)中，可靠的直流電源可以保障控制信號、自動裝置、繼電保護等運行。因此提前做好隱患排查工作，保障現(xiàn)場一、二次設(shè)備的正常運行，是保障變電所安全運行的重要因素之一。本文主要對公司某35kV變電站直流母線電壓異常的原因進行分析，并提出相對應(yīng)的處理步驟。

1　直流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.1直流系統(tǒng)

整流器又稱整流電源，是將交流電變換成為直流電設(shè)備。通過控制晶匣管觸發(fā)角的大小，就是控制觸發(fā)脈沖起始相位來控制整流電路輸出電壓大小的整流電源稱為相控型整流電源。輸入變壓器、三相整流橋、輸出濾波電路、整流器控制單元和報警單元等為此種電源的三相全控橋式整流電路的組成部分。

1.2直流系統(tǒng)的母線電壓選擇

220V和110V為變電站直流系統(tǒng)的兩個電壓等級，如今摒棄了90年代斷路器采用的電磁型操作機構(gòu)，在斷路器技術(shù)的快速發(fā)展下，液壓或彈簧機構(gòu)已經(jīng)被該操作機構(gòu)大量使用。該技術(shù)優(yōu)化了之前合閘電流比較大的問題，減小至2.5A~5A以內(nèi)，即在直流電壓為110V時(出于接線方便的原因，電纜截面需大于6 m，在電纜長度大于250m情況下)，在5A以內(nèi)；直流電壓在220V時（出于接線方便的原因，電纜截面積低于4m,接線控制電纜的長度限制在500m內(nèi)），為2.5A以內(nèi)，因此降低了控制電纜的要求。

1.3直流系統(tǒng)接線情況

變電站直流系統(tǒng)的接線方式主要分為兩類，第一種直流I段：110V的級別中，單母線分段和單母線接線（單母線的接線方式配置1組蓄電池和1套充電裝置）。第二種直流II段：220V的級別中，采用兩段母線接線，母線段分別為蓄電池和充電裝置（單母線的接線方式配置2組蓄電池和2套充電裝置）。一般情況下直流I段和直流II段母線不得并排并列運行。

2　常見的幾種直流母線電壓異常原因分析

2.1直流系統(tǒng)接地

若直流系統(tǒng)發(fā)生一點接地，不會產(chǎn)生短路電流，可繼續(xù)運行。但是當(dāng)發(fā)生另一點接地時，就有可能引起信號裝置、繼電保護及自動裝置、斷路器的誤動作或拒絕動作，有可能造成直流電源短路，引起熔斷器熔斷，或快分電源開關(guān)斷開，使設(shè)備失去操作電源，引發(fā)電力系統(tǒng)嚴重故障乃至事故。所以在發(fā)生一點直流接地時必須及時查找接地點并盡快消除接地故障。

（1）氣候方面：如雨水天氣直流接地情況會頻繁發(fā)生，原因為雷雨季節(jié)，室外端子箱或機構(gòu)箱內(nèi)潮濕積水導(dǎo)致直流二次回路中的正電源或負電源對地絕緣電阻下降，嚴重者可能到零，從而形成接地。（2）人為方面：施工操作的失誤或疏忽（錯誤碰觸帶電直流小母線、直流端子排接短等）（3）設(shè)備方面：設(shè)備的制造工藝不好引發(fā)的接觸不良或直流系統(tǒng)絕緣老化等。

2.2交流信號干擾

直流信號干擾主要分為三個方面，即直流系統(tǒng)電容電流干擾、交流串?dāng)_和直流串?dāng)_三方面。在設(shè)備需要交流供電和主流供電時，主流供電網(wǎng)和交流網(wǎng)絡(luò)以及通信網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備相互交叉，此時直流信號干擾很容易發(fā)生。（1）交流串?dāng)_：交流回路與直流回路電纜在一起，但是絕緣層出現(xiàn)異常（老化或損壞）時會使直流和交流部分連接，從而交流串直流系統(tǒng)引發(fā)。另外也能使施工時，錯誤的接入（交流電源接入直流系統(tǒng)）。最后一種情況為直流電纜離接地網(wǎng)過近，使得引發(fā)交流串?dāng)_。（2）電容電流干擾：第一種為直流電纜分布電容的存在引發(fā)大量的電容電流串入直流系統(tǒng)，直接影響系統(tǒng)穩(wěn)定。另一種為直流的濾波電容串入直流系統(tǒng)（因為電力系統(tǒng)中微機保護測控裝置大量使用）（3）直流串?dāng)_：兩段直流系統(tǒng)混接時其中一段直流接地引發(fā)兩端接地的信號。

3　對應(yīng)幾種直流母線電壓異常的處理步驟

3.1直流接地處理方法

工具：萬用表、工具箱、直流接地檢測裝置

安全措施：由于此種故障的危險系數(shù)很高，工作人員在進行排查工作時應(yīng)注意以下幾點，測試前先核對回路，并有專門人員監(jiān)護，避免用力拉扯纜線，不要誤碰運行回路。其次，注意帶電設(shè)備和人的安全距離，要設(shè)置專門人員監(jiān)護，不要誤碰帶電間隔。最后，防止檢測過程中人為直流接地。

檢測步驟：（1）裝置檢測出正或負的接地情況（2）查看故障支路數(shù)（3）根據(jù)直流接地檢測裝置具體測量該支路接地情況。如果空開可以退出，即發(fā)生直流接地。（4）確認后再確認接地點，對接地點進行排查檢修。

具體事例：雷雨天氣可能會使雨水進入部分沒有做好密封工作的零件中，如油位計因此當(dāng)油位計內(nèi)有水珠，雨停后，溫度升高，雨水蒸發(fā)而上升并在直流電部位凝結(jié)最后發(fā)生接地的情況。采用措施油位計拆、干燥后再次封堵。

3.2直流串?dāng)_處理方法

與直流接地不同的是，該種原因有幾種特點。首先絕緣告警被兩組直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置同時發(fā)出。其次接地點無法準(zhǔn)確定位。另外直流系統(tǒng)正負電壓下降不明顯。最后只拉開直流串?dāng)_接點，則其中一組恢復(fù)正常，另一組仍顯示故障；但是當(dāng)只拉開接地故障點空開，曾絕緣告警消失。

4　注意事項

應(yīng)重視日常的直流系統(tǒng)的運行和維護工作，防患于未然，定期檢查。從而改善直接系統(tǒng)的運行條件和環(huán)境。特別是針對需要長期保持清潔和干燥的設(shè)備，例如直流屏柜、保護屏和自動化屏。另外變電站的地理位置比較偏遠，會有動物活動可能會意外引發(fā)事故，工作人員應(yīng)該多巡視，排查，以防出現(xiàn)重大事故和損失。直流接地的危害巨大，所以在定期檢查的過程中應(yīng)該各個直路回流仔細檢查，特別是老化的設(shè)備。

參考文獻

[1]朱韜析,何杰,郭衛(wèi)明. 南方電網(wǎng)直流輸電系統(tǒng)高壓直流電壓波動異常及處理[J]. 電力建設(shè),2010,05.

[2]莫靖. 變電站直流系統(tǒng)存在問題研究及其對策[D].華南理工大學(xué),2013.

Analysis on the reasons and treatment steps of DC bus voltage abnormity in Substation

Tian Lili,Dong Xueqin,Liu Jia
（Shandong power supply company, Dongping power supply company, Tai'an Shandong 271500, China）

Abstract：DC system as the most basic system control and protection of the substation,for a variety of devices(such as measurement and control,automatic device)to provide a working power supply.To ensure the normal operation of the DC system is an important issue.Due to the upgrading of computer network and communication technology,substation DC system is also required for automation and stability and reliable operation of the system itself.

Keywords：DC system;DC fault;substation