無人值守變電站直流系統(tǒng)故障分析及解決措施

劉振興

摘 要：直流系統(tǒng)是無人值守變電站的心臟，直流系統(tǒng)是全站繼電保護、自動化系統(tǒng)、安全自動化裝置、通訊設(shè)備、輔助裝置正常工作的保障，直流系統(tǒng)的正常運行、技改優(yōu)化、運行維護決定著無人值守變電站正?？煽窟\行。文章結(jié)合近幾年來無人值守站直流系統(tǒng)在運行、維護的實際情況，對直流系統(tǒng)在運行維護中存在的問題進行探討。

關(guān)鍵詞：無人值守站；直流系統(tǒng)；故障分析；解決措施

1 無人值守變電站直流系統(tǒng)存在的故障分析

在變電站由有人值守與無人值守的運行模式轉(zhuǎn)換過程中，直流系統(tǒng)重視程度不夠，直流系統(tǒng)的技術(shù)改造升級不及時、不系統(tǒng)、不配套、技術(shù)改造中過度措施不夠，產(chǎn)生許多問題，輕者對變電站失去監(jiān)控重者主設(shè)備失去保護，引發(fā)嚴重的設(shè)備事故，有著慘痛的教訓(xùn)。

某110千伏變電站2011年9月2日11時30分（實行無人值守6個月后），10千伏某線路距變電站3.5公里處發(fā)生汽車撞桿，發(fā)生三相短路，10千伏某線路保護距動越級至1號主變，1號主變后備保護距動越級，越級至110千伏某線路對側(cè)保護動作斷路器跳閘切除故障，造成10千伏某線路變電站出線10千伏電纜燒壞、出線開關(guān)柜燒壞，1號主變燒壞報廢，造成嚴重的設(shè)備事故。好在運行人員及時趕到，隔離故障設(shè)備，投入35千伏聯(lián)絡(luò)線，該站35千伏母線帶電，恢復(fù)站用電，投入直流，恢復(fù)該站所轄35千伏變電站負荷，避免長時間大面積停電。

事故原因：

（1）汽車撞桿造成三相短路；（2）全站保護裝置直流失電；（3）該110千伏變電站直流系統(tǒng)交流電源輸入雖然有兩路電源輸入，但沒有RTS切換裝置切換交流電源，本站有1號、2號兩臺10千伏站用變壓器，1號站用變壓器運行給全站交流供電，2號站用電備用，兩臺站用變10千伏側(cè)采用熔斷器加隔離開關(guān)配置，事發(fā)前日1號站用變壓器熔斷器兩相熔斷，1號站用電變壓器缺相運行造成直流系統(tǒng)交流電源消失，直流系統(tǒng)浮充電源消失，全站直流靠蓄電池組維持供電；（4）蓄電池投運10年之久，蓄電容量下降，不能滿足額定儲蓄放電小時數(shù)；（5）直流系統(tǒng)沒有進行升級改造，直流系統(tǒng)本身沒有在線實時遠程監(jiān)測各個電氣量、接線運行方式、安全穩(wěn)定控制功能，調(diào)控中心不能時監(jiān)控直流系統(tǒng)運行狀況，蓄電池組電量饋盡，全站直流失壓；（6）直流系統(tǒng)維護不到位，蓄電未進行定期的充放電實驗，蓄電池個體監(jiān)測不到位，其中某個體蓄電池已損壞，達不到蓄存電量的功能。直流回路有寄生回路間接接地，加大蓄電池組負載。

2 無人值守變電站直流系統(tǒng)綜合故障分析

（1）無人值守變電站交流電源即站用電已經(jīng)與直流系統(tǒng)同等重要，在直流系統(tǒng)改造升級的同時站用電的升級改造沒有同步跟進，變電站無人值守后運維檢修人員到達現(xiàn)場的時間過長，在站用電發(fā)生故障時蓄電池放電時間過長，影響蓄電池組的壽命。

（2）在直流系統(tǒng)升級改造中，要有充分的預(yù)案，保證過度直流的電源可靠性，過度電源過于簡單，沒有成套移動過度電源成套設(shè)備，過于單一，沒有成套過度電源備份。

（3）目前新疆電網(wǎng)110千伏及以下的變電站直流電源一般都采用單母線、單蓄電組，直流可靠性不滿足當前變電站無人值守遠程集控運行的需求，當前的直流系統(tǒng)只能發(fā)一些簡單的告警信號，不能實時監(jiān)控詳細的電氣量、運行方式，當直流電源發(fā)生故障時，遠程集控就變成聾子、瞎子，失去監(jiān)控。

（4）在變電站技術(shù)改造升級的同時，重點放在主設(shè)備遙控、遙測、遙信等，直流系統(tǒng)還未達到遙控、遙測、遙信等的功能，直流系統(tǒng)的通信信息集控不夠。

3 無人值守變電站直流系統(tǒng)綜合故障解決措施

（1）要把無人值守變電站交流電源與直流系統(tǒng)放在同樣重要的位置來對待，要站用電與直流系統(tǒng)同改造同升級，提高直流系統(tǒng)的信息化程度。大量使用一體化電源，站用電要配備RTS裝置，要做到雙站用電源自動切換。

（2）在直流系統(tǒng)升級改造中，要有充分的預(yù)案，保證過度直流的電源可靠性，過度電源有備份，盡量做到直流饋線、直流充電、蓄電池組單元獨立，在直流饋線單母線分段的接線方式下，兩套過度電源各帶一段母線，母聯(lián)兩段母線備投狀態(tài)下自動切換來保證直流系統(tǒng)的可靠性，也便于發(fā)生直流接地時隔離接地故障。

（3）為提高無人值守變電站直流系統(tǒng)可靠性，可采取直流單母線分段、雙蓄電池組、雙充電裝置的接線方式，當Ⅰ段發(fā)生故障時自動切換至Ⅱ段直流運行，提高直流電源的可靠性，給檢修維護充足的時間，也便于停電定檢，提高直流設(shè)備的運行壽命。

（4）在直流系統(tǒng)升級改造時，充分提高直流系統(tǒng)信息自動化程度，加強直流系統(tǒng)遙控、遙測、遙信等功能，能做到對直流系統(tǒng)遠程實時監(jiān)控，故障及時發(fā)現(xiàn)及時處理。

（5）直流系統(tǒng)在變電站是一個龐大的網(wǎng)絡(luò)，在變電站主設(shè)備升級改造過程充分注意直流回路的接線，盡量單元化，減少串并回路，新敷設(shè)電纜后，老電纜隔離清楚，拆除干凈，減少寄生回路，端子白頭盡量明晰清楚，做到易操作、易檢查、易維護，發(fā)現(xiàn)直流故障易隔離。

接線方式：目前，直流系統(tǒng)接線基本均為單母線分段接線方式，根據(jù)蓄電池和充電裝置同直流系統(tǒng)的不同連接方式，單母線分段接線又分為兩組蓄電池、兩套充電裝置的單母線分段接線和兩組蓄電池、三套充電裝置的單母線分段接線。

接線原則：接線方式的科學(xué)性以及合理性直接影響到了系統(tǒng)的安全可靠性，所以接線的過程中需要遵循簡單清晰、操作方便以及安全可靠的基本原則。一般情況下，兩段母線間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)打開，整個直流系統(tǒng)分成兩個沒有電氣聯(lián)系的部分。每段母線接一組蓄電池和一臺充電裝置，有第三套充電裝置的則作為備用充電裝置共用于兩臺充電裝置，當某一充電裝置停用時根據(jù)接線方式?jīng)Q定是投入母線間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)還是投入備用充電裝置。每個設(shè)備單元單獨接在直流母線上，進而保證各個單元的獨立性，方便日后的檢修維護。

（6）無人值守變電站輔助設(shè)備的增加要考慮直流電源的負載，直流負載要考慮合適的范圍內(nèi)。核心的輔助設(shè)備要考慮采用獨立的直流電源，如調(diào)控通訊設(shè)備，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，預(yù)防一套直流系統(tǒng)故障，全站數(shù)據(jù)傳輸、遠程監(jiān)控中斷的事故。

4 結(jié)束語

直流系統(tǒng)是無人值守變電站的心臟電源，對于變電站的電壓控制以及信號傳輸都有著關(guān)鍵性的影響，需要在使用的過程中按照科學(xué)原則的指導(dǎo)做好適用于無人值守站的系統(tǒng)的接線工作，需要做好對于充電設(shè)備以及系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備優(yōu)化、檢修與維護工作，最后便是需要從設(shè)備的選用以及操作人員的技術(shù)培訓(xùn)等方面進行著手，全面做好直流系統(tǒng)的運行維護工作。

參考文獻

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[2]變電站直流系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].

[3]東方玉麟.一體化電源使用說明書[S].