直流輸電系統(tǒng)故障分析與保護(hù)

許卉

摘 要：經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，推動了各行業(yè)不斷進(jìn)步，特別是隨著我國對實(shí)體加工業(yè)的重視程度提高，加工生產(chǎn)能力不斷得到提升，能源需求量越來越多，對能源體系建設(shè)提出更高的要求。電力是當(dāng)前應(yīng)用最為普遍的能源，廣泛應(yīng)用到社會各個行業(yè)，存在于人們?nèi)粘９ぷ髋c生活，電力安全關(guān)系到國計民生，只有不斷提升技術(shù)能力，推動安全管理，才能有效維護(hù)電力良好運(yùn)行，推動經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展。電力運(yùn)行過程中，技術(shù)多元化，其中直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行情況對整個電力系統(tǒng)影響較大，因?yàn)橹绷鬏旊娫O(shè)備工作環(huán)境惡劣，常年露天運(yùn)行，受自然因素影響大，常常會導(dǎo)致各類故障，影響正常供電用電，故障率較高。文章通過對故障發(fā)生原因的分析，進(jìn)一步提出針對性強(qiáng)的預(yù)防、改進(jìn)措施與方法，以此消除故障缺陷，保證供電，維護(hù)用電安全。

關(guān)鍵詞：直流輸電；過電壓；交流濾波器

前言

人們生活水平的提升，使各種家電進(jìn)入家庭，進(jìn)入新時期，不論是國家建設(shè)，還是人民生活，均離不開電力，整體用電量不斷增加，輸電線路負(fù)荷不斷加重，給供電單位提出更高的要求，只有全面提升輸送電力裝機(jī)容量，才能達(dá)到電壓標(biāo)準(zhǔn)，滿足人們?nèi)找嬖鲩L用電需求。供電過程中，直流電輸送非常關(guān)鍵，對技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)較高，運(yùn)行時需要不斷做好維護(hù)與保養(yǎng)，才能保證供電用電安全穩(wěn)定，為人們提供優(yōu)質(zhì)電源。做好直流輸電系統(tǒng)防護(hù)非常重要，對行業(yè)來說是一個值得研討的重點(diǎn)課題。

1 過電壓的存在與保護(hù)

直流輸電應(yīng)用非常廣泛，承擔(dān)著重要的輸送電任務(wù)，在直流電運(yùn)行過程中，常常會出現(xiàn)一些故障，這些故障嚴(yán)重影響了正常供電，直流電主要是受自然惡劣環(huán)境的影響較多，往往會導(dǎo)致過電壓現(xiàn)象，過電壓的產(chǎn)生對直流電輸送系統(tǒng)整體運(yùn)行造成不穩(wěn)定，嚴(yán)重的還會導(dǎo)致整個電力系統(tǒng)癱瘓，增加了供電難度，只有通過良好的檢測與分析，才能及時發(fā)現(xiàn)問題，有效解決系統(tǒng)運(yùn)行故障，保證供電穩(wěn)定性。當(dāng)前，我國電力系統(tǒng)運(yùn)行時，為了保證安全，主要使用的是過電壓保護(hù)器和避雷針的方式進(jìn)行解決。避雷針是最簡易的裝置，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計并不復(fù)雜，構(gòu)造簡單，價格便宜而又實(shí)用，是當(dāng)前最為主要的保護(hù)裝置，能夠有效解決過電壓問題，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，也有一些問題，避雷針自身不能有效克服的硬缺陷，導(dǎo)致不能達(dá)到預(yù)想效果，因?yàn)槭褂眠^程中沒有自動滅弧能力，放電電壓小，不能形成自動調(diào)節(jié)功能。

2 絕緣配合缺陷的存在與保護(hù)

電壓輸送過程中，根據(jù)用最需求，電壓等級不斷增加，電器設(shè)計主要包括主線、絕緣配件、設(shè)備選型等。絕緣配件是電力系統(tǒng)的重要部件，是根據(jù)整個電力系統(tǒng)設(shè)備設(shè)置的，能夠全面控制電壓水平，保證達(dá)到電壓阻隔目的，全面保護(hù)電壓安全水平。電力系統(tǒng)中，由多個絕緣配件組成一個絕緣配件組，有效保證電力系統(tǒng)運(yùn)行安全，如果絕緣設(shè)備出現(xiàn)故障，則不能有效發(fā)揮作用，造成供電影響。通常情況下，絕緣設(shè)備故障主要是在長期使用過程中，性能下降，不能承受高電壓、保護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致的雷電破壞、絕緣體自身發(fā)熱導(dǎo)致燒壞等問題，不但造成配件損壞，同時也會導(dǎo)致和其配合工作的絕緣配件組全面陷入工作壓力中，這時，整個電力系統(tǒng)安全就會受到影響，對供電穩(wěn)定用電造成更多的威脅。從現(xiàn)狀看，我國直流輸電技術(shù)還要成長階段，一些技術(shù)性問題還沒有徹底解決，嚴(yán)重影響了供電能力與水平，整體看，技術(shù)還在發(fā)展完善。

3 交流濾波器故障分析

交流濾波器是直流輸電換流站最主要的內(nèi)容，作為重要組成部分的交流濾波器運(yùn)行質(zhì)量好壞，對整個直流電輸送系統(tǒng)有著明顯的影響。交流濾波器主要安裝到換流變壓器側(cè)母線上，在不工作時，也承擔(dān)一定的電流壓力，同時，交流濾波器通過大量基波及諧波電流，對設(shè)備性能要求非常高，只有充分保證其穩(wěn)定性，才能保證供電用電安全可靠，電流絕緣的能力是重點(diǎn)，設(shè)備故障一直困擾業(yè)內(nèi)，主要表現(xiàn)如下。

3.1 短路故障

直流電輸送過程中，往往會出現(xiàn)短路故障，往往控制不當(dāng)，會造成更大面積的損壞，嚴(yán)重的能夠破壞設(shè)備運(yùn)行。短路主要是指交流濾波器設(shè)備內(nèi)部線路出現(xiàn)問題，一些設(shè)備外連線接地后導(dǎo)致漏電，造成周邊燒毀，形成短路現(xiàn)象。線路運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)短路就會造成元件被電流沖擊，處理不好，則造成設(shè)備的損壞，影響供電穩(wěn)定性。當(dāng)線路出現(xiàn)了短路，需要根據(jù)母線側(cè)電流通過率與接地線側(cè)電流通過率之間的差來判斷，形成科學(xué)準(zhǔn)確的分析，有效解決問題，保證供電用電安全穩(wěn)定。

3.2 電容器故障

電容器是交流濾波器最為重要的部件，發(fā)生故障的幾率較大，故障表現(xiàn)主要是電容器背部原件損壞。電容器安裝需要嚴(yán)格流程，安裝時有兩種方式，一種是H型連接：另一種是分支連接。需要根據(jù)供電情況做好方法選擇，保證供電穩(wěn)定，但是不管采用什么方式連接電容器，均要以功能發(fā)揮為主要目標(biāo)，電容器內(nèi)部任何節(jié)點(diǎn)構(gòu)成都是根據(jù)同量組合成的，部件出現(xiàn)問題，則會造成整體無法運(yùn)行，電容器故障查詢較為關(guān)鍵，要對故障點(diǎn)進(jìn)行分析，和正常電容器進(jìn)行細(xì)致對比，查找到準(zhǔn)確的故障點(diǎn)。

3.3 設(shè)備承受負(fù)荷過大

設(shè)備承受負(fù)荷過大的問題，主要是電容器、電抗器、電阻器出現(xiàn)大量的負(fù)荷，造成零件問題，導(dǎo)致系統(tǒng)損壞。交流濾波器作業(yè)的環(huán)境較為惡劣，一些特殊環(huán)境對設(shè)備影響較大，由于長時間運(yùn)行，設(shè)備自身壽命減少，同時，也承受著大量諧波電流，使線路壓力越來越大，如果控制不力，則容易導(dǎo)致電容器、電抗器、電阻器出現(xiàn)熱量超標(biāo)的問題，使設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障，造成嚴(yán)重破壞。根據(jù)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)要求，交流濾波器能夠承受到的最大諧波電流是基波電流的20%～30%之間，如果頻率太大，時間過長，就會容易造成電流受阻，使電容器、電抗器、電阻器產(chǎn)生較高的溫度，如果對溫度控制不力，很容易出現(xiàn)超負(fù)荷。比如說，交流濾波器各個設(shè)備對電負(fù)荷通過率是50%，這是一個基準(zhǔn)值，如果電壓運(yùn)行不穩(wěn)定，則會出現(xiàn)超出標(biāo)準(zhǔn)值運(yùn)行的情況，過高的膨脹使通過率超過50%，就會造成相關(guān)元件出現(xiàn)損傷，產(chǎn)生故障。

3.4 濾波器故障

濾波器是電網(wǎng)的重要部分，如果出現(xiàn)故障，則會影響穩(wěn)定供電，濾波器故障的表現(xiàn)主要是濾波器實(shí)際調(diào)諧頻率與電網(wǎng)系統(tǒng)需要的諧波頻率之間存在誤差，這種誤差得不到控制，則影響元件功能發(fā)揮。造成這種情況的成因較多，主要是濾波器內(nèi)部各個部位的元件結(jié)構(gòu)參數(shù)不精準(zhǔn)，考察值和整個電網(wǎng)系統(tǒng)變頻存在一定的偏離，而且偏離的程度較高，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，偏離程度為5%到10%之間不等，如果出現(xiàn)了偏離，則造成濾波器無法完成任務(wù)，達(dá)不到濾波規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求，發(fā)揮不出設(shè)備功能，控制不力就會造成整個直流輸電換流站癱瘓，無法實(shí)現(xiàn)良好運(yùn)轉(zhuǎn)。日常運(yùn)行過程中，需要定期不定期做好檢查與檢測，確保濾波器內(nèi)部元件完好，通過及時有效的檢測，發(fā)現(xiàn)問題，及時解決。

不同的故障有不同的成因，對于以上常見的四種故障現(xiàn)象，需要根據(jù)情況做出認(rèn)定，在日常線路運(yùn)行過程中，需要嚴(yán)格管理，強(qiáng)化監(jiān)督，重點(diǎn)研究判斷交流濾波器問題癥結(jié)，為快速供電穩(wěn)定用電提供基礎(chǔ)參考，加強(qiáng)技術(shù)能力創(chuàng)新，是保證直流輸電站系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。

4 結(jié)束語

隨著計算機(jī)技術(shù)的普及和應(yīng)用，直流輸電系統(tǒng)中也已經(jīng)引進(jìn)了計算機(jī)設(shè)備，通過電力技術(shù)與科技的有機(jī)結(jié)合，做到適時監(jiān)控、有效管理，及時發(fā)現(xiàn)線路故障，保證線路運(yùn)行安全，為社會化大生產(chǎn)和人們工作生活提供優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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